МОДУЛЬ АНАЛИЗА ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ, А ТАКЖЕ АНАЛИЗАТОР ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ
FLUID ANALYSIS MODULE, AS WELL AS FLUID ANALYZER

Область техники
Изобретение касается модуля анализа текучей среды, который в состоянии сенсорно регистрировать текучие среды в отношении их компонентов. Особым образом модуль анализа текучей среды предусмотрен для анализа биологических жидкостей, предпочтительно крови, которая была взята у пациента порциями или которая предназначается для анализа в режиме экстракорпорального кровообращения в рамках длительно повторяющейся процедуры измерения.
Уровень техники
Из публикации DE 10 2011 056 271 A1 известен модуль анализа текучей среды такого же типа, который, в основном, состоит из трех, соединенных друг с другом, имеющих форму пластины функциональных блоков, а именно, - несущей пластины, так называемой карты для текучей среды, а также сенсорной карты. Внутри несущей пластины содержатся камеры для хранения, а также приемный объем, в которых, кроме прочего, запасается жидкость для датчика, предназначенная для чистки поверхности датчика. Установленная непосредственно над несущей пластиной карта для текучей среды соединена по текучей среде с имеющимся внутри несущей пластины приемным объемом. Карта текучей среды содержит множество каналов текучей среды, в которых расположены вентили и насосы, посредством которых запасенные внутри несущей пластины текучие среды, а также подведенная через отдельный вход жидкость тела могут быть поданы по определенно предварительно задаваемым каналам текучей среды. Оснащенная датчиками сенсорная карта с одной стороны герметично запирает содержащиеся в карте текучей среды каналы текучей среды и вступает в контакт непосредственно с направленными внутри каналов текучей среды жидкостями. Повернутая от каналов текучей среды, сенсорная карта имеет сенсорные контакты, находящиеся в электрическом контакте с измерительным модулем, к которому прочно с возможностью отсоединения подсоединяем модуль анализа текучей среды.
Из публикации US 6,171,238 B1 известен мобильный ручной прибор с биосенсором, предусматривающий амперометрический биосенсор внутри измерительной ячейки, к которой по мере надобности могут подводиться через шланговую транспортирующую систему чистящая жидкость, запасенная в мешке для хранения, а также проба текучей среды, подаваемая через отверстие для пробы. Все протекающие через измерительную ячейку текучие среды попадают в соответственно предусмотренный мешок для отходов. Мобильный ручной прибор располагает анализаторным, индикаторным, а также энергонакопительным блоком, благодаря чему возможен автономный режим работы.
Публикация US 4,479,762 A описывает модуль для проведения плазмафереза, в котором кровь донора подается в модуль, в котором из донорской крови выделяется плазма крови, а остающиеся в крови красные кровяные тельца снова возвращаются донору. Модуль располагает системой трубопроводов для текучей среды с жидкостным резервуаром, который через герметичную, эластичную разделительную мембрану может приводится в контакт с возможностью отсоединения с внешней системой исполнительных механизмов, которая с помощью пульсирующего воздействия давлений способна инициировать поток текучей среды внутри системы трубопроводов для текучей среды.
Публикация US 5,062,774 A описывает систему насосов для текучей среды, к которой может подсоединяться множество емкостей для жидкости и которая способна изготавливать любые смеси жидкостей из отдельных жидкостей.
Однако всем известным модулям анализа текучей среды присущ тот недостаток, что они, по причине своей сложности и оптимально миниатюризированной интеграции множества различных функциональных компонентов, представляют собой технически сложные и, тем самым, дорогостоящие функциональные блоки. В частности, с учетом медико-биологического использования такого рода модулей анализа текучей среды для исследования большого множества различных измеряемых проб, таких как, н-р, пробы крови различных людей, такого рода модули анализа текучей среды для предотвращения перекрестной контаминации выполнены зачастую как одноразовые изделия, т.н. Disposables (предметы одноразового использования).
Описание изобретения
В основу изобретения положена задача сконструировать прибор для анализа текучей среды вышеназванного типа насколько возможно комплексной и малогабаритной конструкции, в которой в значительной мере должны содержаться все компоненты для подвода, измерения и утилизации соответствующих текучих сред, и которая должна бытьвыполнена насколько возможно экономной и пригодной для простой утилизации, т.е. без каких-либо электронных компонентов.
Решение лежащей в основе изобретения задачи указано в пункте 1 формулы изобретения. Объектом пункта 10 является анализатор текучей среды, который применяем согласно пунктам 11 и 12 предпочтительным образом для анализа биологических жидкостей.
Соответствующий решению модуль анализа текучей среды выполнен как единый конструкционный блок и предусматривает корпус модуля, имеющий один, предпочтительно, один единственный входной порт для текучей среды. Внутри корпуса модуля интегрирован, по меньшей мере, один датчик текучей среды, имеющий поверхность датчика, соединяемую по текучей среде с входным портом для текучей среды. Кроме того, внутри корпуса модуля расположена камера, соединяемая по текучей среде с поверхностью датчика, по меньшей мере, одного датчика текучей среды. Внутри камеры установлен, по меньшей мере, один первый жидкостной резервуар, соединяемый по текучей среде с поверхностью датчика, по меньшей мере, одного датчика текучей среды. Корпус модуля, кроме этого, содержит по меньшей мере, одну поверхность корпуса модуля, на которой, по меньшей мере, на участках установлена эластичная, герметичная, выполненная в виде мембраны разделительная стенка, под которой установлены, по меньшей мере, один функциональный элемент для текучей среды в виде проточного вентиля, а также, по меньшей мере, один функциональный элемент для текучей среды в виде подающего насоса и выполнены таким образом, чтобы функциональные элементы для текучей среды путем исключительно локальной механической деформации разделительной стенки приводились в действие, по меньшей мере, одним из следующих образов:
- исключительной подачей текучей среды от входного порта для текучей среды по поверхности датчика в камеру, а также
- исключительной подачей жидкости, запасенной, по меньшей мере, в одном жидкостном резервуаре, из жидкостного резервуара по поверхности датчика в камеру.
Предпочтительно внутри камеры установлен, по меньшей мере, один второй жидкостной резервуар, соединяемый по текучей среде с поверхностью датчика, по меньшей мере, одного датчика текучей среды посредством, по меньшей мере, двух функциональных элементов для текучей среды и/или, по меньшей мере, одного дополнительного функционального элемента для текучей среды в виде проточного вентиля или подающего насоса. В частности, для целей анализа биологических текучих сред, прежде всего, крови, поверхность датчика следует чистить и калибровать, прежде чем будет проведено измерение крови. Так, в первом, размещенном внутри камеры жидкостном резервуаре находится жидкость для промывки датчика или калибровочная жидкость, а во втором, размещенном внутри камеры жидкостном резервуаре - калибровочная жидкость.
Поскольку камера служит, к тому же, улавливающим, или соответственно, утилизационным объемом как для измеряемой текучей среды, например, крови, так и для жидкости, запасенной, по меньшей мере, в одном, размещенном внутри камеры жидкостном резервуаре, то, по меньшей мере, один жидкостной резервуар выполнен в форме герметичного эластичного мешка. При опорожнении, по меньшей мере, одного мешка, объем мешка уменьшается, и одновременно увеличивается приемный объем для утилизируемых текучих сред внутри камеры, которая, в ином случае, имеет постоянный объем камеры.
Корпус модуля подразделяем на зону измерительного органа и зону камеры, т.е. измерительный орган посажен неразъемно на камеру и ограничивает ее, по меньшей мере, с одной стороны. При этом измерительный орган имеет повернутую от камеры верхнюю сторону, на которой, по меньшей мере, на участках установлена эластичная, герметичная, выполненная в виде мембраны разделительная стенка.
Входной порт для текучей среды установлен, с одной стороны, в зоне измерительного органа, и внутри измерительного органа, по меньшей мере, по трубопроводу для текучей среды соединен по текучей среде с поверхностью датчика, по меньшей мере, одного датчика текучей среды, от которого отходит, по меньшей мере, один трубопровод для текучей среды внутри измерительного органа и входит в камеру. Чтобы контролировать течение текучей среды между входным портом для текучей среды, поверхностью датчика и камерой, с одной стороны, вдоль, по меньшей мере, одного из трубопроводов для текучей среды расположен, по меньшей мере, один функциональный элемент для текучей среды в виде проточного вентиля, а, с другой стороны, трубопроводы для текучей среды приводимы текучей жидкостью в кинематическое соединение, по меньшей мере, с одним функциональным элементом для текучей среды в виде подающего насоса.
Для целей требующейся чистки или калибровки поверхности датчика, по меньшей мере, один жидкостной резервуар через входящий в зону измерительного органа трубопровод для текучей среды соединен по текучей среде с поверхностью датчика, по меньшей мере, одного датчика текучей среды, от которого внутри измерительного органа отходит, по меньшей мере, один трубопровод для текучей среды и входит в камеру. Также в этом случае, по меньшей мере, вдоль одного из этих трубопроводов для текучей среды расположен, по меньшей мере, один функциональный элемент для текучей среды в виде проточного вентиля, при этом трубопроводы для текучей среды могут по текучей среде в активное соединение, по меньшей мере, с одним функциональным элементом для текучей среды в виде подающего насоса.
По меньшей мере, один функциональный элемент для текучей среды в виде проточного вентиля выполнен как выполненный открытым к поверхности корпуса модуля участок канала текучей среды, покрытый эластичной, герметичной, выполненной в виде мембраны разделительной стенкой. Для целей срабатывания вентиля, или соответственно, управления вентилем, требуется локальная, подвергнутая действию силы такая деформация разделительной стенки, чтобы участок канала текучей среды с помощью локально деформированной разделительной стенки был уплотнен локально герметично. Для этого служит предпочтительно внешний приводной элемент в форме приводного элемента с рабочим ходом, который установлен с примыканием к разделительной стенке и способен локально деформировать разделительную стенку.
По меньшей мере, один функциональный элемент для текучей среды в виде подающего насоса выполнен как открытый к поверхности корпуса модуля участок канала текучей среды, покрытый эластичной, герметичной, имеющей вид мембраны разделительной стенкой. Для целей активации насоса требуется локальная деформация, которая силой воздействует на разделительную стенку, чтобы участок канала текучей среды опосредованно или непосредственно с помощью локально деформированной разделительной стенки охватывал объемы подачи, перистальтически продвигающиеся в направлении канала текучей среды, схожим с принципом шлангового насоса образом.
К тому же, по меньшей мере, на одной поверхности корпуса модуля размещены, по меньшей мере, две, легко доступные электродные поверхности, которые электрически соединены, по меньшей мере, с одним датчиком текучей среды.
Как для механической регулировки функциональных элементов текучей среды, так и для электрического контакта, по меньшей мере, одного датчика текучей среды внутри модуля анализа текучей среды требуется блок управления и оценки, который жестко подсоединяем с возможностью отсоединения к модулю анализа текучей среды таким образом, чтобы предусмотренные со стороны блока управления и оценки механические исполнительные элементы были приводимы в контакт с функциональными элементами для текучей среды через эластичную, герметичную, имеющую вид мембраны разделительную стенку. Далее устанавливаемо электрическое соединение между блоком управления и оценки и, по меньшей мере, одним датчиком текучей среды, по меньшей мере, через две, произвольно размещенные на поверхности корпуса модуля электродные поверхности.
Анализатор текучей среды, сформированный из модуля анализа текучей среды и блока управления и оценки, характеризуется предпочтительным образом тем, что все электронные компоненты, не вступающие в контакт с текучей средой, подлежащей измерению датчиком, размещены со стороны блока управления и оценки. В противоположность этому, модуль анализа текучей среды, как единое целое, составлен их чисто механических компонентов и не содержит, в частности, при пригодном исполнении датчика текучей среды, никаких электронных компонентов.
Анализатор текучей среды пригоден особо предпочтительным образом для сенсорного анализа биологических жидкостей, например, крови, ликвора (спинномозговой жидкости), сыворотки, мочи и реперфузата.
Для этой цели применения внутри камеры содержатся жидкостной резервуар с промывочной жидкостью или калибровочной жидкостью и дополнительный жидкостной резервуар с калибровочной жидкостью для поверхности датчика.
Краткое описание изобретения
Ниже изобретение в качестве примера описывается без ограничения общей идеи изобретения с помощью примера осуществления со ссылкой на чертежи, на которых показано:
Фиг.1 - схематичная конструкция выполненного в соответствии с решением модуля анализа текучей среды с подсоединенным блоком управления и оценки,
Фиг.2 - иллюстрация функционального элемента для текучей среды в форме проточного вентиля,
Фиг.3 - иллюстрация функционального элемента для текучей среды в форме подающего насоса.
Способы осуществления изобретения, промышленное применение
Фигура 1 показывает схематичную конструкцию модуля 1 анализа текучей среды, который подсоединен через механически разъемное устройство 2 сопряжения с блоком управления и оценки. Модуль 1 анализа текучей среды в соединении с блоком 3 управления и оценки образует анализатор текучей среды.
Представленный на фигуре 1 модуль 1 анализа текучей среды окружен корпусом 4 модуля и, таким образом, представляет собой единую, или соответственно, используемую как единое целое конструкцию. Модуль 1 анализа текучей среды функционально подразделяем на зону 5 измерительного органа и зону 6 камеры. Зона 6 камеры имеет камеру 7, в которой размещены два жидкостных резервуара 8, 9, выполненных как эластичные мешки. Жидкостные резервуары 8, 9, имеющие форму мешка, размещены, за исключением трубопроводов для текучей среды, входящих в зону 5 измерительного органа, в остальном свободно внутри камеры 7.
Измерительный орган 5* имеет входной порт 10 для текучей среды, через который анализируемая датчиком жидкость, или соответственно, анализируемая датчиком текучая среда, например, кровь, может подаваться в измерительный орган 5*. Внутри измерительного органа 5* находится, по меньшей мере, датчик 12 текучей среды, имеющий, по меньшей мере, поверхность 11 датчика, по которой внутри датчика 12 текучей среды проводится исследуемая датчиком текучая среда.
Текучая среда, поступающая через входной порт 10 для текучей среды в измерительный орган 5*, проводится по трубопроводам 15, 16 для текучей среды в датчик 12 текучей среды. Внутри измерительного органа 5* предусмотрен трубопровод 17 для текучей среды, ведущий от датчика 12 текучей среды, по которой текучая среда, текущая через датчик 12, текучей среды входит непосредственно в объем камеры 7, служащей камерой для улавливания текучую среды, или соответственно, утилизационной камерой.
Для обеспечения потока, точно прилегающего по длине трубопроводов 15, 16 и 17 для текучей среды, внутри измерительного органа 5* предусмотрены функциональные элементы 13 и 14 для текучей среды. Предусмотренный на фигуре 1 между трубопроводом 15 и 16 для текучей среды функциональный элемент 13 для текучей среды выполнен в виде вентиля и делает возможным закрывание и открывание соединения между трубопроводами 15 и 16 для текучей среды. Предусмотренный вдоль трубопровода 17 для текучей среды функциональный элемент 14 для текучей среды служит подающим насосом и обеспечивает контролируемый поток вдоль соответствующих трубопроводов для текучей среды. Функциональные элементы 13, 14 для текучей среды могут быть установлены, в зависимости от дизайна, в зонах, отличающихся от изображения на фигурах по длине трубопроводов для текучей среды.
Для целей чистки или калибровки сенсорной поверхности 11 датчика 12 текучей среды из резервуара 8 для текучей среды, который запасает промывную жидкость или калибровочную жидкость, промывная жидкость или калибровочная жидкость направляется через трубопроводы 18 и 16 для текучей среды к датчику 12 текучей среды, которая, в конечном счете, снова через трубопровод 17 для текучей среды утилизируется в камерном объеме камеры 7. Для этого следует управление вентилем функционального элемента 13 для текучей среды предпринимать таким образом, чтобы было обеспечено, чтобы подвод по трубопроводу 15 для текучей среды был закрыт, и только трубопроводы 18 и 16 для текучей среды были соединены по текучей среде.
Для целей калибровки датчика внутри резервуара 9 для текучей среды запасена калибровочная жидкость, которая попадает через трубопроводы 19 и 16 для текучей среды к датчику 12 текучей среды и от него по трубопроводу 17 для текучей среды переводится в улавливающий объем камеры 7. Также и в этом случае следует соответствующим образом предпринимать управление вентилем функционального элемента 13 для текучей среды, т.е. трубопроводы 15 и 18 для текучей среды закрыты, а в противоположность этому трубопровод 19 для текучей среды для подвода калибровочной жидкости к датчику 12 текучей среды открыта.
На фигуре 2 изображено поперечное сечение функционального элемента для текучей среды в виде вентиля 13. Так, представленная на фигуре 2 трубопровод 15 для текучей среды имеет выемку 21, выполненную открытой к поверхности 20 корпуса модуля, которая перекрыта эластичной, герметичной, выполненной в виде мембраны разделительной стенкой 22. Если следует запереть ход потока по каналу 15 текучей среды, то требуется деформация с приложением силы разделительной стенки 22 такого рода, чтобы она обеспечивала локальный герметичный затвор внутри трубопроводы 15 для текучей среды. Предпочтительный образом для этого служит исполнительный элемент 23, установленный по бокам блока 3 управления и оценки.
По меньшей мере, вдоль каждого из представленных на фигуре 1 каналов 15, 18 и 19 текучей среды предусмотрен соответственно выполненный согласно фигуре 2 функциональный элемент для текучей среды.
Фигура 3 иллюстрирует возможную форму исполнения для реализации функционального элемента для текучей среды в виде подающего насоса. Предполагается, что канал 17 текучей среды имеет ориентированную к поверхности 20 корпуса модуля выемку 21, которая перекрыта эластичной, герметичной, выполненной в виде мембраны разделительной стенкой 22. Для целей формирования потока текучей среды в направлении 24 подачи, по меньшей мере, три, установленные по сторонам блока 3 управления и оценки исполнительных элемента 23 с соответственно согласованными друг с другом шагами установочного хода входят в контакт с разделительной стенкой 22, которую следует деформировать таким образом, чтобы она посредством стенки канала текучей среды охватывала объем 27 подачи, перистальтически продвигающийся в направлении 24 подачи.
Наконец, на поверхности 20 корпуса модуля размещены, по меньшей мере, две электродные поверхности 25, по которым могут быть сняты сигналы датчика текучей среды. Для этого блок 3 управления и оценки имеет соответствующие электродные контакты 26.
Соответствующий решению модуль 1 анализа текучей среды состоит из просто и экономно реализуемых компонентов и особым образом предназначен в качестве одноразового изделия, или соответственно, Disposable (разового использования). Поскольку модуль 1 анализа текучей среды не содержит электрических компонентов, то утилизация не является проблематичной. Все приводные элементы и электронные компоненты установлены на блоке 3 управления и оценки и вступают в кинематические соединение с анализатором текучей среды исключительно через герметичную разделительную стенку, т.е. блок управления и оценки не загрязняется во время измерительного процесса, или соответственно, измерительного цикла.
Список ссылочных обозначений
1
Модуль анализа текучей среды
2
Механическое сопряжение
3
Блок управления и оценки
4
Корпус модуля
5
Зона измерительного органа
6
Зона камеры
7
Камера
8
Первый резервуар для текучей среды
9
Второй резервуар для текучей среды
10
Входной порт для текучей среды
11
Поверхность датчика
12
Датчик текучей среды
13
Функциональный элемент для текучей среды в виде проточного вентиля
14
Функциональный элемент для текучей среды в виде подающего насоса
15, 16, 17, 18, 19
Трубопроводы для текучей среды
20
Поверхность корпуса модуля
21
Выемка
22
Разделительная стенка
23
Исполнительный элемент
24
Направление подачи
25
Электродные поверхности
26
Электродные контакты
27
объемы подачи