ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОБЫ ЖИДКОСТИ, В ЧАСТНОСТИ ВЯЗКОУПРУГИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОБЫ КРОВИ
MEASURING DEVICE FOR MEASUREMENT OF CHARACTERISTICS OF LIQUID SAMPLE, AND NAMELY VISCOELASTIC CHARACTERISTICS OF BLOOD SAMPLE

Область техники
Настоящее изобретение относится к измерительному устройству для измерения характеристик пробы жидкости, в частности вязкоупругих характеристик пробы крови. Настоящее изобретение также относится к соответствующей измерительной системе.
Уровень техники
Для выживания очень важно, чтобы рана прекратила кровоточить, т.е. чтобы тело обладало адекватным механизмом для остановки крови. Процесс свертывания крови может быть запущен в случае травм или воспалений или внешними, или внутренними факторами, например, фактором ткани (TF) или фактором Хагемана (F XII), соответственно.
Другой основной составляющей конечного сгустка крови являются тромбоциты, которые взаимосвязаны волокнами фибрина и претерпевают ряд физиологических изменений в процессе свертывания крови.
Предложены разные способы для оценки потенциала крови к образованию адекватного сгустка крови и для определения стабильности сгустков крови. Обычные лабораторные тесты, такие как подсчет тромбоцитов или определение концентрации фибрина, дают информацию о том, имеется ли испытываемый компонент в достаточном количестве, но не дают ответа на вопрос, работает ли испытываемый компонент правильно в физиологических условиях (например, активность полимеризации фибриногена в физиологических условиях нельзя оценить обычными оптическими способами). Кроме того, большинство лабораторных тестов работают на плазме крови и поэтому требуют дополнительного этапа для подготовки и дополнительного времени, что неблагоприятно, особенно в условиях места ухода.
Еще одна группа тестов, которая преодолевает эти проблемы, сводится к термину "вязкоупругие способы". Общим признаком этих способов является то, что твердость сгустка крови (или зависящие от нее другие параметры) определяют непрерывно, от образования первых волокон фибрина до растворения сгустка крови фибринолизом. Твердость сгустка крови является функциональным параметром, который имеет важность для свертывания крови in vivo, поскольку сгусток должен сопротивляться давлению крови и напряжению сдвига в месте травмы сосудов. Твердость сгустка является результатом многих взаимосвязанных процессов: запуска свертывания, образования тромбина, образования и полимеризации фибрина, активации тромбоцитов и взаимодействия фибрина и тромбоцитов и может быть уменьшена фибринолизом. Таким образом, путем использования вязкоупругого мониторинга можно оценить все эти механизмы системы свертывания.
Общим признаком всех этих способов, используемых для диагностики свертывания, является то, что сгусток крови помещают в пространство между цилиндрическим штифтом и осесимметричной чашкой, и определяют способность сгустка крови соединять эти два объекта.
Первый вязкоупругий способ был назван "тромбоэластографией" (Г. Гартерт (Hartert Н): Blutgerinnungsstudien mit der Thrombelastographie, einem neuen Untersuchungsverfahren. Klin Wochenschrift 26:577-583, 1948). В тромбоэластографии пробу как пробу жидкости помещают в чашку, которую периодически поворачивают влево и вправо приблизительно на 5°. Штифт зонда свободно подвешен на торсионной проволоке. При образовании сгусток начинает передавать движение чашки на штифт зонда против обратного момента торсионной проволоки. Движение штифта как меру твердости сгустка непрерывно регистрируют и наносят на график по времени. По историческим причинам твердость измеряют в миллиметрах.
Общим признаком всех этих способов, используемых для диагностики свертывания, является то, что сгусток крови помещают в пространство между цилиндрическим штифтом и осесимметричной чашкой, и определяют способность сгустка крови соединять эти два объекта.
Калатцис и др. (Calatzis et al.) (документ US 5,777,215) описали измерение, показанное на Фиг.1, которое известно под термином "тромбоэластометрия". В противоположность вышеописанным модификациям, тромбоэластометрия основана на чашке 43, закрепленной на держателе 48, а зондирующий элемент 42 активно вращается. Для этой цели зондирующий элемент 42 прикреплен к соединительному валу 35', который подвешен на шариковом подшипнике 49 в пластине основания 39 и имеет соединенный с ним приводной элемент 32. Колебательное движение, перпендикулярное плоскости чертежа, индуцируемое на противоположном конце приводного элемента 32 преобразуется в периодическое вращение соединительного вала 35' и подсоединенной чашки 43 по оси вращения 20 приблизительно на 5° в каждом направлении. Когда проба жидкости 44 начинает свертываться, амплитуда движения соединительного вала 35', которая определяется, например, по отклонению луча света от обнаруживающего средства 41 и обнаруживающего элемента 31, например зеркала, начинает уменьшаться. Во время свертывания остов фибрина создает механическую упругую связь между поверхностями содержащей кровь чашки 43 находящимся в ней элементом зонда 42. Таким образом можно наблюдать процесс свертывания, индуцируемый одним или несколькими активирующими факторами. Таким образом различные недостатки кровоостанавливающего состояния пациента могут быть выявлены и интерпретированы для подходящего медицинского вмешательства.
Общее преимущество способов измерения вязкоупругих свойств, например тромбоэластометрии, по сравнению с другими лабораторными способами в этой области заключается в том, что процесс свертывания и измерение механических свойств пробы контролируют в целом. Это означает, что тромбоэластометрия показывает не только то, что имеются ли все компоненты путей свертывания в достаточных количествах, но и то, что правильно ли работает каждый компонент. По сравнению с вышеупомянутым устройством, использование тромбоэластометрии с торсионной проволокой, показанное на Фиг.1, имеет преимущество в том, что шариковый подшипник обеспечивает определенную стабильность измерительного устройства, например измерительное устройство может быть выполнено переносным и использоваться в условиях места ухода за пациентом.
Раскрытие изобретения
Задачей, лежащей в основе настоящего изобретения, является создание улучшенного измерительного устройства для измерения характеристик пробы жидкости, в частности вязкоупругих характеристик пробы крови.
Непосредственно соединена с настоящим изобретением задача создания соответствующей улучшенной измерительной системы для измерения вязкоупругих характеристик пробы жидкости, в частности характеристик свертывания пробы крови. Эти задачи решены предметом независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные варианты изобретения изложены в зависимых пунктах. В первом аспекте настоящее изобретение предлагает измерительное устройство для измерения характеристик пробы жидкости, в частности вязкоупругих характеристик пробы крови, которое включает опорный элемент, имеющий по меньшей мере один по меньшей мере один верхний рычаг подшипника с верхним подшипниковым узлом, по меньшей мере один нижний рычаг подшипника с нижним подшипниковым узлом и основания для прикрепления к соответствующей измерительной системе; вал, имеющий подпятники и поддерживаемый с возможностью вращения по оси вращения упомянутым верхним подшипниковым узлом и упомянутым нижним подшипниковым узлом, причем упомянутый верхний подшипниковый узел, упомянутый нижний подшипниковый узел и упомянутые подпятники образуют упорные подшипники соответственно;
элемент сопряжения, имеющий обнаруживающий элемент и приводной элемент, причем упомянутый элемент сопряжения зафиксирован на упомянутом валу и соединен с соединительным валом секцией соединителя зонда для измерения характеристик упомянутой пробы жидкости; и причем упомянутый элемент сопряжения и соединительный вал соосно выровнены с упомянутым валом.
Во втором аспекте настоящее изобретение предлагает измерительную систему для измерения характеристик пробы жидкости, в частности вязкоупругих характеристик пробы крови, включающую по меньшей мере одно измерительное устройство согласно изобретению.
Упорные подшипники имеют диаметральные зазоры и потери на трение, которые ниже чем у шариковых подшипников. В частности, предпочтительно, чтобы упорные подшипники имели меньшие диаметральные зазоры также в отношении наклона. Измерительное устройство согласно изобретению также имеет преимущество в том, что ему не требуется основание, выровненное по горизонтали с высокой точностью. Таким образом, оно хорошо подходит для использования на месте для ухода за пациентом и т.д. Более того, измерительное устройство согласно изобретению больше невосприимчиво к вибрации, чем известное из уровня техники. Еще одним преимуществом является миниатюрная форма упорных подшипников.
Опорный элемент является конструктивным жестким компонентом измерительного устройства и поддерживает вал упорными подшипниками. Этот вал соединен с соединительным валом элементом сопряжения, представляющим собой компонент с несколькими функциями.
Упомянутый верхний подшипниковый узел и упомянутый нижний подшипниковый узел являются съемными вставками, каждая из которых закреплена в упомянутом соответствующем рычаге подшипника упомянутого опорного элемента. Таким образом можно снимать подшипниковые узлы вместе с валом для технического обслуживания без замены опорного элемента.
Упомянутый нижний подшипниковый узел является упорным подшипником, и упомянутый верхний подшипниковый узел является подвижным подшипником. Подвижный подшипник выполнен с возможностью его регулировки регулирующим средством с целью достижения оптимального трения и диаметральных зазоров. Подшипниковые узлы имеют опорные плиты, изготовленные, например из драгоценного камня, например, сапфира, или/и керамики.
Элемент сопряжения имеет верхнюю соединительную секцию, соединенную с упомянутым валом. Она является простым соединением с валом. Кроме того, упомянутый элемент сопряжения имеет раму с отверстием для прохода упомянутого нижнего рычага подшипника упомянутого опорного элемента, что позволяет получить компактную конструкцию измерительного устройства и соединение с соединительным валом. Более того, нижняя соединительная секция для соединения с упомянутым соединительным валом является еще одной частью элемента сопряжения. В конечном итоге, элемент сопряжения имеет переднюю часть для крепления на ней упомянутого обнаруживающего элемента и гнездо для крепления в нем упомянутого приводного элемента.
Элемент сопряжения, кроме того,  имеет устройство крепления для крепления упомянутого элемента сопряжения к упомянутому валу. Предпочтительно, чтобы упомянутое устройство крепления было по меньшей мере одним винтом для простого крепления. В альтернативном варианте осуществления упомянутое устройство крепления выполнено с зажимными средствами, взаимодействующими с соответствующими зажимными средствами упомянутого вала.
Предпочтительно, чтобы упомянутая нижняя соединительная секция была выполнена с зажимными средствами, взаимодействующими с соответствующими зажимными средствами секции сопряжения упомянутого соединительного вала для легкого и быстрого соединения без инструмента.
Также предпочтительно, чтобы упомянутая секция соединителя зонда упомянутого соединительного вала была выполнена с зажимными средствами, взаимодействующими с соответствующими зажимными средствами зонда, устанавливаемого с возможностью отсоединения на упомянутую секцию соединителя зонда. Таким образом можно легко устанавливать и снимать разные зонды.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления упомянутый обнаруживающий элемент может быть зеркалом.
В случае установки соединительного вала и/или установки зонда на соединительный вал, на вал и элемент сопряжения действует осевая сила, которая вызывает осевое движение вала в направлении верхнего подвижного подшипника. Для ограничения осевого движения вала и элемента сопряжения и предотвращения возможного повреждения верхнего подвижного подшипника измерительное устройство может содержать осевое упорное средство. Упомянутое упорное средство может быть выполнено, например, как буртик элемента сопряжения и/или поясок вала, причем упомянутый буртик направлен на верхний рычаг подшипника и взаимодействует с соответствующим буртиком верхнего рычага подшипника и/или верхнего подшипникового узла. В еще одном варианте осуществления по меньшей мере один из упомянутого верхнего подшипникового узла и упомянутого нижнего подшипникового узла может иметь по меньшей мере одну крышку для подшипника. Упомянутая крышка для подшипника служит в качестве уплотнения и/или в качестве средства центровки для вала. И в еще одном варианте осуществления предпочтительно, чтобы приводным элементом являлась пружинная проволока.
Краткое описание чертежей
Другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут понятными из описания вариантов осуществления со ссылками на чертежи. На чертежах показано следующее:
Фиг.1 - схема примера тромбоэластометрии из существующего уровня техники;
Фиг.2 - перспективный покомпонентный вид примера варианта осуществления измерительного устройства согласно изобретению;
Фиг.3 - схема в y-направлении вида в разрезе по оси вращения 20 собранного измерительного устройства с Фиг.1;
Фиг.4 - перспективный вид примера варианта осуществления измерительного устройства согласно изобретению;
Фиг.5 - вид сверху измерительного устройства с Фиг.4;
Фиг.6 - вид в y-направлении измерительного устройства с Фиг.4;
Фиг.7 - перспективный вид в x-направлении измерительного устройства с Фиг.4.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
Детали и компоненты, имеющие одинаковые функции, обозначены одинаковыми ссылочными номерами. Системы координат x-, y- и z-направлений на чертежах приведены для лучшей ориентации.
Теперь будет описан пример варианта осуществления измерительного устройства 1 согласно изобретению со ссылками на Фиг.2 и Фиг.3. На Фиг.2 приведен перспективный покомпонентный вид примера варианта осуществления измерительного устройства 1 согласно изобретению, и на Фиг.3 показана схема в y-направлении вида в разрезе по оси вращения 20 собранного измерительного устройства 1 с Фиг.1.
Измерительное устройство имеет опорный элемент 2 с телом 6, проходящим в z-направлении. Тело 6 соединяет верхний рычаг 3 подшипника и нижний рычаг 4 подшипника. Рычаги 3 и 4 подшипника, проходящие в x-направлении параллельны друг другу и отстоят друг от друга на некотором расстоянии. Тело 6 и упомянутые рычаги 3 и 4 подшипника образуют U-образный блок с выемкой 7 на расстояние, определяемое рычагами 3 и 4 подшипника.
Тело 6 и нижний рычаг 4 подшипника закреплены на основании 5, проходящем в x-направлении. Основание 5 имеет крепежные отверстия (см. установочные элементы 38 на Фиг.4).
Верхний рычаг 3 подшипника выполнен со сквозным отверстием для верхнего подшипникового узла 14, и нижний рычаг 4 подшипника имеет сквозное отверстие для нижнего подшипникового узла 21, причем эти сквозные отверстия совмещены по оси вращения 20.
Верхний подшипниковый узел 14 и нижний подшипниковый узел 21 выполнены как вставки в упомянутые сквозные отверстия. Верхний крепящий канал 8, проходящий со стороны тела 6 в верхний рычаг 3 подшипника в y-направлении, позволяет закрепить вставленный верхний подшипниковый узел 14 крепежным элементом 34, например винтом. Вставленный нижний подшипниковый узел 21 также может быть закреплен крепежным элементом 34 через нижний крепящий канал 9, проходящий в нижнем рычаге 4 подшипника.
Вал 10 с телом 13, имеющим верхний подпятник 11 и нижний подпятник 12, поддерживается подшипниковыми узлами 14 и 21. Упомянутые подшипниковые узлы 14 и 21 вместе с валом 10, имеющим упомянутый верхний подпятник 11 и упомянутый нижний подпятник 12, образуют соответствующие упорные подшипники. Канавка 51 под стопорное кольцо 50 выполнена в теле 13 вала.
Верхний подшипниковый узел 14 имеет крепящую секцию 15 и секцию 16 подшипника. Как можно видеть на Фиг.3, секция 16 подшипника введена в сквозное отверстие верхнего рычага 3 подшипника. Верхний подшипниковый узел 14 выполнен как подвижный подшипник с подвижной опорной плитой 46, изготовленной, например, из драгоценного камня или керамики и расположенной в сквозном отверстии подшипникового узла 14. Верхний подпятник 11 вала 10 лежит на подвижной опорной плите 46. Подвижная опорная плита 46 перемещается по оси вращения, т.е. в z-направлении.
Пружина 45 расположена в крепящей секции 15 и может регулироваться регулирующим средством 17, например винтом, причем регулирующее средство 17 крепится крепежным средством 18, например винтом, через крепящий канал 19 в крепящей секции 15.
Нижний подшипниковый узел 21 имеет буртик 22 и опорную секцию 23. Опорная секция 23 введена в сквозное отверстие нижнего рычага 4 подшипника, а буртик 22 расположен на нижнем рычаге 4 подшипника. Упорная опорная плита 47 расположена в сквозном отверстии нижнего подшипникового узла 21 и закреплена в нем. Упорная опорная плита 47 выполнена из материала как подвижная опорная плита, и нижний подпятник 12 вала 10 лежит на упорной опорной плите 47. Преднатяг подшипниковых узлов 14, 21 и вала 10 можно регулировать регулирующим средством 17.
Измерительное устройство 1, кроме того, включает элемент сопряжения 24, имеющий верхнюю соединительную секцию 25, раму 26 и нижнюю соединительную секцию 27. Отверстие 28 выполнено в раме для образования канала, имеющего поперечное сечение больше поперечного сечения нижнего рычага 4 подшипника (см. также Фиг.3). Верхняя соединительная секция 25 выполнена с отверстием для соединения с валом 10, как показано на Фиг.3, причем вал 10 крепят устройством крепления 29, например винтом, для соединения элемента сопряжения 24 с валом 10. Нижняя соединительная секция 27 также имеет отверстие для соединения с соединительным валом 35. Для этого соединительный вал 35 выполнен с секцией сопряжения 36, которая предпочтительно выполнена как зажимное средство. Возможно и другое крепежное средство. Соединительный вал 35, кроме того, имеет секцию соединителя зонда 37, которая предназначена для соединения с зондом 42 (см. Фиг.1). Элемент сопряжения 24, кроме того, имеет переднюю поверхность 30, на которой закреплен обнаруживающий элемент 31, например зеркало (см. также Фиг.1 и 2), например, с помощью клея. Элемент сопряжения 24 также имеет гнездо 33 на передней поверхности нижней части рамы 26. Приводной элемент 32, например пружинная проволока, которая показана на Фиг.1, может быть введена в это гнездо 33. В данном примере верхний подшипниковый узел 14 и нижний подшипниковый узел 21 снабжены крышками 52 для подшипника. Упомянутые крышки 52 для подшипника имеют форму диска и введены в сквозные отверстия подшипниковых узлов 14 и 21 так, что они окружают части вала 10, который выходит через отверстия в крышках 52 для подшипника. Эти отверстия имеют внутренний диаметр, который немного больше наружного диаметра соответствующей части вала. Поэтому крышки 52 для подшипника выполняют определенную герметизирующую функцию. С другой стороны крышки 52 для подшипника центрируют вал 10. При использовании трение между крышками 52 для подшипника и соответствующими частями вала отсутствует. В примере, показанном на Фиг.3, крышка 52 для подшипника верхнего подшипникового узла 14 введена в самую нижнюю часть секции 16 подшипника и взаимодействует с цилиндрической частью верхнего подпятника 11 вала 10. Крышка 52 для подшипника нижнего подшипникового узла 21 введена в верхнюю часть буртика 22 и взаимодействует с цилиндрической частью тела 13 вала 10.
Сборку измерительного устройства 1 осуществляют, как сказано ниже, для получения устройства в сборе (см. Фиг.2 и 3).
Сначала нижний подшипниковый узел 21 вводят в нижний рычаг 4 подшипника и закрепляют, как сказано выше. Затем элемент сопряжения 24 вводят в выемку 7 между верхним рычагом 3 подшипника и нижним рычагом 4 подшипника так, чтобы нижний рычаг 4 подшипника проходил через отверстие 28 рамы 26 элемента сопряжения 24 и выступал из него. Отверстия элемента сопряжения 24 должны быть совмещены с осью вращения 20. Теперь вал 10 вводят по оси вращения 20 через сквозное отверстие в верхнем рычаге 3 подшипника, через отверстие в верхней соединительной секции 25 элемента сопряжения 24 в нижний подшипниковый узел 21 так, чтобы нижний подпятник 12 лежал на упорной плите 47 нижнего подшипникового узла. Затем верхний подшипниковый узел 14 вводят в сквозное отверстие верхнего рычага 3 подшипника и закрепляют, как сказано выше, причем подвижная опорная плита 46 должна прилегать к верхнему подпятнику 11. После этого или позже регулируют регулирующее средство 17 для получения определенного преднатяга. Элемент сопряжения 24 сдвигают вверх по телу 13 вала до совмещения канавки 51 со стопорным кольцом 50. Затем элемент сопряжения 24 сдвигают вниз до упора на стопорном кольце 50, чтобы выдержать определенное осевое положение по оси вращения 20. Теперь элемент сопряжения 24 можно закрепить на теле 13 вала упомянутым устройством крепления 29.
Упорная плита 47 и подвижная плита 46 образуют лунку. Лунка будет совмещать вал 10 вместе с элементом сопряжения 24 и соединительный вал 35. В заключение соединительный вал 35, обнаруживающий элемент 31 и приводной элемент 32 соединяют с элементом сопряжения 24.
В случае установки соединительного вала 35 и/или установки зонда 42 (см. Фиг.1) на соединительный вал 35 осевая сила действует через элемент сопряжения 24 на вал 10 и вызывает осевое движение вала 10 в направлении оси вращения 20 к верхнему подвижному подшипнику 14. Для ограничения упомянутого осевого движения вала 10 и элемента сопряжения 24 и во избежание повреждения верхнего подвижного подшипника 14 измерительное устройство 1 может включать осевое упорное средство. Упомянутое упорное средство может быть образовано в показанном варианте осуществления, например, верхним уступом элемента сопряжения 24 и/или уступом вала 10, причем упомянутый уступ должен быть направлен на верхний рычаг 3 подшипника и должен взаимодействовать с соответствующим уступом верхнего рычага 3 подшипника и/или верхнего подшипникового узла 14.
Измерительное устройство 1 в сборе показано на Фиг.3 и может быть установлено на плиту 39 основания измерительного устройства 40, как показано на Фиг.4, где показан перспективный вид примера варианта осуществления измерительного устройства 40 согласно изобретению.
В показанном варианте осуществления измерительное устройство 40 включает четыре измерительных устройства 1. Измерительные устройства 1 закреплены на плите 39 основания с помощью установочных элементов, например винтов, или зажимных крепежных средств, причем соединительные валы 35 проходят через отверстия в плите 39 основания. Приводные элементы 32 проходят в y-направлении и могут приводиться в действие не показанным приводным устройством для колебания соответствующих элементов сопряжения 24, с которыми соединены соответствующие соединительные валы 35 (и вышеуказанные соответствующие детали), вокруг оси вращения 20. На Фиг.5 показан вид сверху измерительного устройства 40 с Фиг.4. Здесь показано, что приводные элементы 32 и подсоединенные элементы сопряжения 24 расположены под конкретным углом в y-направлении.
На Фиг.6 показан вид в y-направлении измерительного устройства с Фиг.4, и спереди виден обнаруживающий элемент 31.
На Фиг.7 показан перспективный вид в x-направлении измерительного устройства 40 с Фиг.4.
Специалистам в данной области техники будет понятно, что в описанные выше варианты осуществления могут быть внесены изменения и модификации, которые не нарушают сущность и объем настоящего изобретения, определенные в прилагаемой формуле изобретения.
Ссылочные номера
1 Измерительное устройство
2 Опорный элемент
3 Верхний рычаг подшипника
4 Нижний рычаг подшипника
5 Основание
6 Тело
7 Выемка
8 Верхний крепящий канал
9 Нижний крепящий канал
10 Вал
11 Верхний подпятник
12 Нижний подпятник
13 Тело вала
14 Верхний подшипниковый узел
15 Крепящая секция
16 Опорная секция
17 Регулирующее средство
18 Крепежное средство
19 Крепящий канал
20 Ось вращения
21 Нижний подшипниковый узел
22 Буртик
23 Опорная секция
24 Элемент сопряжения
25 Верхняя соединительная секция
26 Рама
27 Нижняя соединительная секция
28 Отверстие
29 Устройство крепления
30 Передняя поверхность
31 Обнаруживающий элемент
32 Приводной элемент
33 Гнездо
34 Крепежный элемент
35, 35' Соединительный вал
36 Секция сопряжения
37 Секция соединителя зонда
38 Установочный элемент
39 Плита основания
40 Измерительное устройство
41 Обнаруживающее средство
42 Зонд
43 Чашка
44 Проба жидкости
45 Пружина
46 Подвижная опорная плита
47 Упорная опорная плита
48 Держатель чашки
49 Шариковый подшипник
50 Канавка
51 Стопорное кольцо
52 Крышка для подшипника