Устройство для опорожнения под действием силы тяжести емкостей, содержащих замороженный препарат крови, включающее блок для контроля опорожнения и способ опорожнения
DEVICE FOR EMPTYING CONTAINERS CONTAINING FROZEN BLOOD PREPARATION UNDER INFLUENCE OF GRAVITY, INCLUDING UNIT FOR EMPTYING CONTROL AND EMPTYING METHOD

Предложенное изобретение относится к устройству, предназначенному для опорожнения емкостей под действием силы тяжести, содержащих замороженный препарат крови, и к способу определения полного опорожнения емкостей от замороженной плазмы крови, или наличия каких-либо остатков, или даже еще полного заполнения емкости после проведения процедуры опорожнения. В частности, предложенное изобретение раскрывает устройство для проверки корректности выполнения процедуры опорожнения посредством блока для проверки веса, скорректированного посредством компенсации давления емкости или множества емкостей, а также способ работы устройства.
Плазму крови собирают от доноров и в фармацевтических лабораториях помещают в контейнеры и замораживают для ее сохранения до использования. Процедуру опорожнения замороженной плазмы крови выполняют посредством опорожнителя емкостей. Опорожнитель емкостей обычно является устройством, предназначенным для выполнения процесса опорожнения емкостей, в которых размещена плазма крови. При этом важным является наличие этапа контроля процедуры опорожнения, то есть получение подтверждения отсутствия остатков в емкостях, содержащих плазму, поскольку при этом возникает опасность потери препарата крови, который является дорогостоящим и дефицитным.
В испанском патентном документе ES 2245836 А1 приведено описание устройства для опорожнения емкостей с плазмой крови, подобного вышеупомянутому устройству. Однако одной из проблем, относящихся к опорожнителям препарата крови, работающим с использованием действия силы тяжести, является то, что иногда остатки замороженного препарата крови прилипают к стенке емкости или контейнера и не выпадают из него.
В соответствии с предшествующим уровнем техники эта проблема может быть решена с помощью наблюдения оператора, который визуально проверяет выполнение процедуры опорожнения, при этом, когда указанный работник обнаруживает наличие остатков в емкости, то он прекращает работу опорожнителя емкостей. Однако практика показала, что на протяжении длительных периодов времени работы устройства в результате значительного снижения внимания оператора возникают ошибки обнаружения. Заявителем были проведены испытания с использованием модулей визуального распознавания для замены им оператора. Однако вследствие наличия оттаивающей жидкости, прилипшей к стенкам бутылки, и вследствие возможности наличия остатков, прилипших к основанию, а не к боковым стенкам, модуль визуального распознавания также совершает ошибки обнаружения, то есть он формирует ложные утверждения и/или ложные отрицания. Следовательно, важно иметь устройство для опорожнения емкостей под действием силы тяжести, содержащее систему для обнаружения остатков препарата крови, чтобы не допустить наличия указанных остатков в емкостях или контейнерах после проведения процедуры опорожнения.
Предложенное изобретение раскрывает техническое решение этой проблемы, в котором емкости взвешивают для определения их полного опорожнения. Однако, учитывая геометрию несущей конструкции робота, ее размеры, а также колебания избыточного давления и давления в помещении, в котором она установлена, измерения, выполняемые взвешивающими элементами, могут отличаться от фактического веса. В соответствии с предложенным изобретением корректировка веса на основании давления в помещении обеспечивает возможность определения веса емкости для плазмы с высокой точностью и получения информации о наличии остатков внутри указанной емкости.
Целью предложенного изобретения является обеспечение гарантии того, что внутри емкостей для плазмы после проведения процедуры опорожнения не осталось никаких остатков препарата крови. Устройство для опорожнения емкостей сравнивает скорректированное значение веса емкости или набора емкостей со значением веса емкости или емкостей, точно определенного в начале, для гарантии того, что внутри указанной емкости или множества емкостей не остается никаких остатков.
Более конкретно, целью предложенного изобретения является создание опорожнителя емкостей, содержащего средства для определения надежным и автоматизированным способом успешного проведения процедуры опорожнения под действием силы тяжести. Для этого в соответствии с изобретением предложено устройство для опорожнения под действием силы тяжести емкостей с замороженным препаратом крови, которое содержит блок для контроля опорожнения. Указанный блок, предназначенный для контроля опорожнения, содержит автоматизированный блок для проверки веса опорожненных емкостей, который в свою очередь содержит систему определения нагрузки, предназначенную для измерения веса опорожненных емкостей без корректирования указанного веса, блок измерения давления воздуха, предназначенный для измерения давления в помещении, в котором расположено устройство для опорожнения, и блок компенсации измерения, предназначенный для корректировки величины нагрузки, обеспечиваемого системой определения нагрузки на основании измерения давления в помещении, обеспечиваемого блоком измерения давления воздуха, при этом блок для проверки веса формирует сигнал «непустой», если величина скорректированной нагрузки превышает заданную величину или равна ей.
Устройство для опорожнения емкостей содержит автоматизированный блок проверки веса, предназначенный для компенсации действия давления в помещении, в котором расположено указное устройство. Предпочтительно, автоматизированный блок проверки веса выполнен с возможностью получения с высокой точностью веса емкостей и их содержимого, на основании значений, полученных от системы определения нагрузки, и измерений давления в помещении, в котором установлено опорожняющее устройство.
Предложенное изобретение также содержит оптическое средство для подтверждения, в дополнение, отсутствия остатков в любой из емкостей для плазмы после проведения процедуры опорожнения и для обеспечения гарантии того, что указанная процедура проведена корректно. Упомянутое оптическое средство содержит инфракрасный датчик по типу «красного глаза», который формирует сигнал обнаружения при пересечении поверхностью или элементом его диапазона обнаружения.
Вследствие того, что устройство для опорожнения емкостей обрабатывает препарат крови, то оно должно работать в чистом или стерильном помещении, в котором указанное устройство подвергается действию избыточного давления по сравнению с атмосферным давлением. Когда дверь указанного помещения открывают, то давление воздуха понижается, при этом измерения веса могут отличаться то проведенных измерений фактического веса. Данное помещение снабжено блоком обработки воздуха, который вместе с открытием/закрытием обратных труб помещения, дает возможность отрегулировать давление в помещении.
Существует две физических величины, посредством которых изменение давления влияет на измерение веса. Первая связана с форм-фактором и расположением взвешивающих элементов устройства, а вторая связана с принципом Архимеда. Что касается форм-фактора и расположения взвешивающих элементов устройства, то давление, которое действует на боковую часть устройства, в конечном счете, является уравновешенным, так как силы, созданные давлением, действующим на боковую поверхность устройства, распределены равномерно, однако, то же самое не происходит на верхней и нижней поверхностях, на которых силы, возникающие в результате действия давления, не компенсируются вследствие геометрии устройства, при этом взвешивающие элементы подвергаются действию давления в помещении. Указанные взвешивающие элементы обычно расположены в верхней части опорожняющего устройства, в частности, между держателем устройства, прикрепленной к потолку, и потолком. В частности, взвешивающие элементы расположены в верхней конструкции, расположенной между держателем устройства, прикрепленным к потолку, и потолком. Что касается принципа Архимеда, то предполагается, что устройство находится не в вакууме, а окружено воздухом, то есть оно погружено в текучую среду. Принцип Архимеда заключается в том, что любое тело, погруженное в текучую среду, испытывает действие направленной вверх силы, равной весу вытесненной текучей среды. Вес вытесненной текучей среды зависит от плотности указанной текучей среды. Когда давление в помещении колеблется, то изменяется плотность воздуха и, в результате, изменяется создаваемое воздухом давление, действующее на устройство. Для того чтобы получить точное считывание веса (обнаружения приблизительно 100 г из общей массы в 300 кг), заявитель дополнительно снабдил предложенное изобретение верхней конструкцией, включающей триангуляцию указанных взвешивающих элементов, которая имеет точку взвешивания за пределами самой дальней траектории устройства, так что все составляющие результирующей силы являются вертикальными.
Здесь и далее нескорректированный вес обозначается как нагрузка и отличается от фактического веса при изменении давления в помещении относительно атмосферного давления.
Емкости для плазмы содержат препарат крови. Предпочтительно, емкости содержат плазму крови. Предпочтительнее, емкости содержат замороженную плазму крови в твердом состоянии.
Опорожнитель емкостей обеспечивает вскрытие партии емкостей и выпуск их содержимого. Предпочтительно, но необязательно, опорожняющее устройство содержит режущий инструмент, который обеспечивает отрезание у емкости верхнего конца с его отсоединением и падением в воронку, при этом плазма, содержащаяся в емкости, выпускается под действием силы тяжести в собирающую воронку.
Предпочтительно, но необязательно, система обнаружения нагрузки состоит из взвешивающих элементов, преобразующих приложенную силу в измеряемый электрический сигнал. Предпочтительнее нагрузку измеряют с помощью системы обнаружения нагрузки, использующей три взвешивающих элемента.
Предпочтительно, но необязательно, блок проверки веса расположен в верхней части устройства около несущей конструкции и подвешивает робота и емкости, которые обрабатывает указанный робот.
Предпочтительно, но необязательно, дополнительно к блоку проверки веса устройство содержит оптическое средство для контроля корректности проведения процедуры опорожнения. Предпочтительнее оптическое средство содержит инфракрасный датчик.
Предпочтительно, но необязательно, устройство дополнительно содержит блок обработки воздуха, который вместе с открытием/закрытием обратных труб помещения обеспечивает возможность регулирования избыточного давления в помещении.
Предложенное изобретение также относится к способу опорожнения емкостей, включающему этапы:
a) вскрытия партии емкостей с плазмой;
b) опорожнения партии емкостей с плазмой, с обеспечением падения препарата крови под действием силы тяжести;
c) получения данных о нагрузке, обеспечиваемых системой обнаружения нагрузки;
d) получения данных о давлении в помещении, обеспечиваемых измерением давления воздуха;
e) корректировки величины нагрузки с помощью блока компенсации давления;
f) обнаружения наличия остатков препарата крови после проведения процедуры опорожнения с помощью режима взвешивания с использованием блока проверки веса и с помощью режима оптического контроля, при этом режим взвешивания основан на разности в скорректированном весе между партией емкостей для плазмы и образцом с известной и выверенной массой и на режиме оптического контроля с помощью инфракрасного средства.
Для содействия пониманию приложены пояснительные, но неограничивающие чертежи варианта выполнения устройства для опорожнения емкостей, содержащих замороженный препарат крови.
Фиг. 1 изображает вид в аксонометрии автоматизированного устройства для опорожнения емкостей в соответствии с предложенным изобретением.
Фиг. 2 изображает вид в аксонометрии автоматизированного устройства, показанного на фиг. 1, выполняющего процедуру опорожнения.
Фиг. 3 изображает блок-схему способа поверки для получения, в каждом случае, математической зависимости между давлением в помещении и измерением системы обнаружения нагрузки.
Фиг. 4 изображает блок-схему предложенного способа, в котором опорожнитель обеспечивает проверку полного выполнения процедуры опорожнения и отсутствия наличия остатков препарата крови в емкостях для плазмы.
Далее приведено описание предпочтительного варианта выполнения со ссылкой на сопроводительные чертежи.
Опорожнитель 1 емкостей 2 под действием силы тяжести является устройством, предназначенным для выполнения процесса опорожнения емкостей 2, в которых размещена замороженная плазма крови. Устройство 1 для опорожнения емкостей 2 содержит режущий инструмент, обеспечивающий отрезание у емкости 2 верхнего конца с его отсоединением и падением в воронку (не показано), что обеспечивает возможность падения препарата крови, содержащегося в емкости 2, под действием силы тяжести в собирающую воронку 5. Для этого роботизированная рука 8, снабженная специальным удерживающим инструментом, захватывает партию емкостей с плазмой, имеющую захватное средство для устройства, и располагает указанные емкости над воронкой 5 для сбора препарата крови. После установки емкостей над воронкой 5 роботизированная рука 8 опрокидывает емкости с плазмой, и препарат крови падает под действием силы тяжести в указанную собирающую воронку 5.
Опорожнитель 1 емкостей 2 является устройством, содержащим блок контроля опорожнения, который, в свою очередь, содержит автоматизированный блок 4 проверки веса, предназначенный для контроля процедуры выпуска препарата крови посредством обнаружения наличия остатков. Устройство содержит оптическое средство 7, содержащее, в свою очередь, инфракрасный датчик, который в дополнение к блоку 4 проверки веса обеспечивает возможность проверки корректного проведения процедуры опорожнения. Датчик формирует сигнал обнаружения при пересечения поверхностью или элементом его диапазона обнаружения. Инфракрасный датчик осуществляет термографическое исследование емкостей и содержимого указанных емкостей в инфракрасном диапазоне спектра. Указанный датчик формирует изображения на основе излучения от обнаруженных объектов в среднем инфракрасном диапазоне электромагнитного спектра. Все объекты испускают определенное количество излучения абсолютно черного тела (в виде инфракрасного излучения) в зависимости от их температуры, что обеспечивает возможность обнаруживать энергию инфракрасного диапазона, излучаемую, передаваемую или отражаемую всеми материалами при температуре, превышающей абсолютный ноль (0° Кельвина (-273°С)). Указанный датчик обнаруживает остаточное содержимое посредством разницы температуры от остальной части помещения. Другой возможностью является использование датчика в видимой области спектра (фотокамеры).
В помещении лаборатории, в котором расположено устройство, может быть давление, отличающееся от атмосферного давления. При этом виде работы помещения или камеры находятся обычно под избыточным давлением. Значения измерения нагрузки известной и постоянной массы может отличаться от фактического веса указанной массы, поскольку измерения системы обнаружения нагрузки зависят от давления воздуха в помещении, в котором проводилось указанное измерение.
Устройство 1 для опорожнения емкостей 2 содержит блок 4 проверки веса, который предназначен для компенсации действия давления в помещении, в котором установлено указанное устройство. В частности, блок 4 проверки веса выполнен с возможностью получения с высокой точностью веса емкостей 2 для плазмы с помощью корректирования измерений нагрузки с помощью компенсации давления в помещении для выявления наличия каких-либо остатков внутри любого емкости.
Конструктивное выполнение блока 4 проверки веса обеспечивает возможность измерения с высокой точностью веса нагрузки с помощью компенсации давления в помещении. Блок 4 проверки веса содержит систему определения нагрузки, блок измерения давления воздуха и блок компенсации давления. Система определения нагрузки и блок измерения давления воздуха установлены совместно с блоком компенсации давления в дополнительной конструкции (не показано), выполненной в верхней части несущей конструкции 3, так что опорожнитель 1 емкостей 2 содержит блок 4 проверки веса, на котором подвешено указанное устройство 1 и емкости 2, которые обрабатывает указанное устройство.
Партия 6 емкостей с плазмой состоит из множества емкостей с плазмой, сгруппированных вместе посредством захватного средства. Предпочтительно, но необязательно, партия 6 сформирована из четырех емкостей с плазмой.
Система определения нагрузки обеспечивает измерение нагрузки партии 6 емкостей с плазмой. Однако вследствие избыточного давления и колебаний давления в помещении измерения, выполняемые системой определения нагрузки, могут отличаться от фактического веса. Предпочтительно, система определения нагрузки состоит из взвешивающих элементов, преобразующих приложенную силу в измеряемый электрический сигнал. Предпочтительнее нагрузку измеряют с помощью системы определения нагрузки с использованием системы из трех взвешивающих элементов.
Блок измерения давления воздуха обеспечивает измерение давления в помещении, в котором расположено опорожняющее устройство 1, и передает информацию блоку компенсации действия давления.
Блок компенсации давления получает измерения нагрузки, обеспечиваемые системой определения нагрузки, и измерения давления воздуха, обеспечиваемые блоком измерения давления воздуха. Блок компенсации давления корректирует измерение нагрузки, обеспечиваемое системой определения нагрузки на основании измерений избыточного давления в помещении, обеспечиваемых блоком измерения давления воздуха. Таким образом, блок компенсации давления использует алгоритм для вычисления скорректированного веса на основании измерения давления воздуха в помещении и измерения нагрузки. Блок 4 для проверки веса формирует сигнал «непустой», если величина скорректированного веса превышает заданную величину или равна ей.
Образец с известной и откалиброванной массой используют в способе калибровки для получения математической зависимости между давлением в помещении и измерениями системы 4а определения нагрузки.
Устройство для опорожнения емкостей 1 контролирует процедуру опорожнения с помощью обнаружения наличия остатков препарата крови в емкости 2 после завершения указанной процедуры опорожнения с использованием разности в скорректированном весе между партией 6 емкостей с плазмой и образцом с известной и откалиброванной массой. Предпочтительно, также используется оптическое средство 7 в дополнение к блоку 4 проверки веса.
Способ калибровки образца объяснен дальше с использованием блок-схемы, показанной на фиг. 3. Прежде всего, образец помещают 109 в захватные средства, формирующие часть опорожнителя емкостей. Затем нагрузку 111а образца измеряют при давлении в помещении 110а. После этого изменяют 110b давление в помещении и выполняют новые 111b измерения нагрузки. В результате получают множество значений измерений 111а, 111b, 111с, 111d нагрузки наряду с соответствующими измерениями 110а, 110b, 110с, 110d давления воздуха. Устройство содержит блок обработки воздуха, который вместе с открытием/закрытием обратных труб помещения обеспечивает возможность регулировки избыточного давление в помещении. После этого получают математическую зависимость 112 между измерениями 111а, 111b, 111с, 111d нагрузки образца и измерениями 110а, 110b, 110с, 110d давления воздуха. Затем указанную математическую зависимость 112 вводят в алгоритм 113 взвешивания с обеспечением корректировки величин, измеряемых системой определения нагрузки, в соответствии с давлением в помещении при работе устройства опорожнения емкостей.
Способ опорожнения емкостей для обеспечения текущего контроля процедуры опорожнения, как показано на блок-схеме на фиг. 4, включает следующие этапы: прежде всего, емкость с плазмой или множество емкостей с плазмой помещают в захватные средства, образующие часть устройства для опорожнения емкостей. Далее, устройство содержит режущий или подобный ему инструмент, который отрезает 100 у емкости с плазмой верхний конец с его отсоединением и падением в воронку (не показано), при этом плазма, содержащаяся в емкости, выпускается 101 в собирающую воронку под действием силы тяжести. Устройство для опорожнения емкостей обеспечивает контроль процедуры 102 опорожнения для подтверждения корректного завершения указанной процедуры опорожнения. Контроль процедуры 102 опорожнения осуществляют средства системы 104 взвешивания и, как вариант, дополнительно оптическая система 103 контроля. Система 104 взвешивания получает значения измерений 105 нагрузки, обеспечиваемые системой определения нагрузки, и значения измерений 106 давления в помещении, обеспечиваемые блоком измерения давления воздуха. Затем выполняется вычисление скорректированного веса 107 с помощью балансировки измерений 105 нагрузки на основании измерений 106 давления в помещении. И, в конечном итоге, формируется сигнал 108 «непустой», если величина скорректированного веса превышает заданную величину или равна ей. Предпочтительно, указанную заданную величину обеспечивают с помощью разности в скорректированном весе между партией емкостей и образцом. Предпочтительнее указанную заданную величину также обеспечивают на основании выходного сигнала системы 103 оптического контроля.
Несмотря на то, что предложенное изобретение описано со ссылкой на его варианты выполнения, тем не менее, следует понимать, что эти варианты выполнения не ограничивают предложенное изобретение, при этом возможно видоизменение множества конструктивных или других деталей, которые могут быть очевидными специалисту после интерпретации предмета обсуждения, раскрытого в представленном описании, формуле изобретения и чертежах. Следовательно, объем правовой охраны предложенного изобретения включает любой вариант или эквивалент, который можно рассматривать как подпадающий под объем правовой охраны в самом широком смысле нижеследующей формулы изобретения.