УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОБ КРОВИ
DEVICE AND METHOD FOR AUTOMATIC RESEARCH OF BLOOD SAMPLES

Настоящее изобретение касается устройства и способа для автоматического исследования проб крови.
Подобного рода устройство известно из ЕР 0522256 В1. В этом устройстве к испытательной головке одновременно из загрузочного механизма с накопительным устройством подается сборник с кровью, а из другого загрузочного механизма с накопительным устройством - диафрагма. Испытательная головка имеет капиллярный держатель, к которому прикреплен, по меньшей мере, один выполненный с возможностью введения в сборник капилляр. Кроме того, измерительная головка имеет головную часть, которая действует посредством относительного движения относительно капиллярного держателя между первым положением, в котором диафрагма располагается на капиллярном держателе, и вторым положением, в котором диафрагма удерживается между капиллярным держателем и головной частью, так, что за счет погружающегося в сборник капилляра кровь направляется из сборника через этот капилляр и апертуру диафрагмы. После осуществления измерения использованная диафрагма и использованный сборник после перемещения головной части в первое положение удаляются из испытательной головки. После этого испытательная головка очищается посредством другого устройства.
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы существенно упростить подобного рода устройство для автоматического исследования проб крови, причем одновременно должны обеспечиваться более экономичные исследования. Также изобретением предоставляется способ для осуществления исследований.
Эта задача решается посредством устройства для автоматического исследования проб крови с признаками пункта 1 формулы изобретения, а также посредством способа с признаками пункта 33 формулы изобретения.
Существенное преимущество настоящего изобретения состоит в том, что настоящее устройство очень просто выполнено и, следовательно, также может работать более экономично, чем аналогичное, описанное в ЕР 0522256 В1 устройство. Более предпочтительным образом обеспечивается возможность более экономичных исследований. По существу, это объясняется тем, что из накопительного устройства подаются только выполненные в виде однооборотных или соответственно одноразовых частей измерительные части с диафрагмой. Необходимость подачи сборника крови из другого накопительного устройства может отпадать вследствие специального выполнения как головной части, так и измерительной части настоящего изобретения. Вследствие того, что соответствующее изобретению устройство, по существу, выполнено таким образом, что оно перемещается к различным технологическим позициям, а именно к технологической позиции забора крови, к измерительной технологической позиции, а также в случае необходимости к технологической позиции подачи для подачи влияющего на тромбообразование или коагуляцию вещества (например, аденозиндифосфат (ADP)), к промывочной технологической позиции и технологической позиции удаления, может отпадать необходимость в имеющейся у известного устройства головной части, а также в испытательной головке, которые чрезвычайно сложно выполнены. Трудоемкие настройки и перемещения этих частей также являются излишними.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения.
Далее изобретение и его варианты осуществления поясняются более подробно в связи с фигурами, на которых показано:
Фиг.1 - схематичное изображение соответствующего изобретению устройства;
Фиг.2 - вид сверху устройства фиг.1; и
Фиг.3 - вид сбоку измерительной части с диафрагмой, а также вводимой в измерительную часть головной части; и
Фиг.4 - другая предпочтительная измерительная часть.
Согласно фиг.1 настоящее устройство для автоматического исследования проб крови, по существу, на рабочей плите 1 или тому подобном измерительном месте включает в себя поворотный рычаг 3, выполненный с возможностью поворота вокруг оси 2 поворота между несколькими технологическими позициями I, II и III, а также в случае необходимости следующими технологическими позициями IV и V.
При этом в случае первой технологической позиции I речь идет о технологической позиция забора крови, на которой кровь забирается из сборника 40.
Технологическая позиция II представляет собой измерительную позицию, на которой забранная из сборника 40 кровь направляется через головную часть 46 описанным далее более подробно способом для осуществления измерения посредством апертуры диафрагмы измерительной части (см. фиг.3), причем измерительная часть 9 и головная часть 46 герметично соединяются друг с другом.
На приемной технологической позиции III из схематически показанного накопительного устройства 7 последовательно предоставляются включающие в себя соответствующую диафрагму 5 (см. фиг.3) измерительные части 9, которые выполнены в виде однооборотных или соответственно одноразовых частей, для присоединения к измерительной головке 46.
Далее могут быть предусмотрены технологическая позиция подачи для подачи влияющего на тромбообразование или коагуляцию вещества и промывочная технологическая позиция, как это будет пояснено более подробно.
Поворотный рычаг 3 приводится во вращение с помощью схематически показанного привода 4. Под приводом 4 предпочтительно подразумевается шаговый электродвигатель, который выполнен с возможностью точной настройки для подвода к отдельным технологическим позициям.
Необходимо указать на то, что упомянутые технологические позиции соответственно фиг.1 и 2 предпочтительно находятся на одной дуге окружности. Однако также допустимо, что эти технологические позиции расположены, например, прямолинейно и что поворотный рычаг 3 перемещается линейно или в х-у-направлении.
Очевидным из фиг.1 образом привод 11 закреплен на консольной части 31 поворотного рычага 3, с помощью которого удерживающая часть 13 выполнена с возможностью перемещения вверх и вниз предпочтительно перпендикулярно к плоскости рабочей плиты 1, как это обозначено с помощью стрелки Р. Целесообразным образом в случае привода 11 речь идет об известном самом по себе механизме, посредством которого резьбовая штанга 12 выполнена с возможностью перемещения в направлении стрелки Р, причем к резьбовой штанге 12 прикреплена удерживающая часть 13.
Выполненная с возможностью перемещения вверх и вниз с помощью привода 11 в направлении стрелки Р удерживающая часть 13 включает в себя игольчатую часть 15, которая расположена на обращенной к рабочей плите 1 стороне и на своем обращенном от рабочей плиты 1 конце соединена с проходящей, по меньшей мере, на отдельных участках змеевидно или спиралеобразно и удерживаемой на удерживающей части 13 трубкой 16, которая на своей обращенной от игольчатой части 15 стороне соединена с трубопроводом 14, под которым предпочтительно понимается шланг. Трубка 16 и игольчатая часть 15 преимущественно выполнены гидрофобными с внутренней стороны и/или с внешней стороны, так что всасываемые составляющие крови не прилипают к соответствующей внутренней и/или внешней стенкам. Предпочтительно трубка 16 и/или игольчатая часть 15 состоят из снабженного на внутренней стороне гидрофобным или олеофобным покрытием материала, в частности металлического материала. В случае упомянутого покрытия предпочтительным образом речь может идти об известном самом по себе слое золь-гель-нанокомпозита или о тефлоноподобном слое фторполимера. У игольчатой части 15 и на внешней стороне также может предусматриваться такого рода покрытие.
На удерживающей части 13 расположена дистанцированная от игольчатой части 15 головная часть 46, которая служит для выборочного соединения с измерительной частью 9, как это более подробно будет пояснено ниже.
Игольчатая часть 15 и головная часть 46 соединены с клапанным элементом 10, который настраивается посредством блока 17 управления и может быть по выбору соединен между игольчатой частью 15 и трубкой 16 или между головной частью 46 и трубкой 16.
Трубопровод 14 ведет к настраиваемому посредством блока 17 управления клапану 18, который может устанавливать соединение с трубопроводом 141, который соединен с приемным резервуаром предпочтительно цилиндропоршневым блоком 50. Этот цилиндропоршневой блок 50 приводится в действие посредством привода 51, который, в свою очередь, настраивается блоком 17 управления. Кроме того, клапан 18 может устанавливать соединение между трубопроводом 14 и трубопроводом 142, который соединен с насосом 19, который через трубопровод 43 соединен с емкостью 42, в которой находится промывочная жидкость, предпочтительно NaCl.
Особенно предпочтительно, на технологической позиции III из накопительного устройства 7 измерительные части 9 последовательно направляются по траектории движения поворотного рычага 3.
Удерживающая часть 13 включает в себя очевидным из фиг.1 образом наряду с соединенной с игольчатой частью 15 трубкой 16 также схематично обозначенное нагревающее устройство 33, которое, в частности, имеет вид металлического нагревающего сердечника, по которому проходит расположенная змеевидно трубка 16 или на который она спиралеобразно намотана. Змеевидное показанное на фиг.1 расположение имеет то преимущество, что в следующих друг за другом петлях верхняя и нижняя стороны соответственно соединенных посредством изгиба 161 участков 162 соответственно инвертируются, так что кровь при прохождении участков квази "переворачивается" или соответственно "опрокидывается". За счет этого в самой значительной мере или соответственно полностью предотвращается седиментация крови. Для измерительных частей 46 и/или игольчатой части 15 могут предусматриваться другие нагревающие устройства, как это будет поясняться более подробно ниже.
Далее во взаимосвязи с фиг.3 поясняется один предпочтительный вариант осуществления измерительной части 9, а также головной части 46. Головная часть 46 имеет нижнюю область 23, которая может герметично вводиться в углубление 21 измерительной части 9. При этом уплотнение между головной частью 46 и измерительной частью 9 достигается предпочтительно посредством уплотнительной прокладки круглого сечения, которая расположена на заплечике 47 нижней области 23 и при введении нижней области 23 в углубление 21 приводится в герметичный контакт с поверхностью 48 краевой области углубления 21.
В головной части 46 проходит сквозное отверстие 24, которое может иметь форму капилляра и на верхней стороне через клапанный элемент 10 соединено с трубкой 16. Сквозное отверстие 24 проходит до образующей предварительную камеру 27 полости на нижнем конце области 23. На нижней донной поверхности 49 углубления 21 находится, как это известно само по себе, диафрагма 30 с выровненной относительно сквозного отверстия 24 апертурой 26. В корпусной части 25 измерительной части 9 под диафрагмой 30 находится полость, которая образует последующую камеру 28 и внизу переходит в выпускающую кровь область 310. Головная часть 46 и измерительная часть 9 с помощью непоказанных блокирующих механизмов выполнены с возможностью герметичного закрепления друг на друге посредством перемещения друг к другу и с возможностью отделения посредством перемещения друг от друга.
При поступлении крови из трубки 16 в головную часть 46 и в измерительную часть 9 кровь из сквозного отверстия 24 через предварительную камеру 27 попадает в апертуру 26 диафрагмы 30 и затем в последующую камеру 28 и выпускающую кровь область 31. При этом на технологической позиции II выходящая из выпускающей кровь области 31 кровь улавливается в приемный резервуар 470.
Далее более подробно будет поясняться функционирование настоящего устройства. При этом прежде всего исходят из того, что все части или соответственно элементы настоящего устройства, которые входят в контакт с кровью, являются очищенными.
Сначала поворотный рычаг 3 посредством привода 4 перемещается к технологической позиции I, и привод 11 приводится в действие для опускания удерживающей части 13 (стрелка Р). Когда игольчатая часть 15 пробивает закупоривающий элемент 41 сборника 40 и погружается в содержащуюся в нем кровь, поршень 53 цилиндропоршневого блока 50 приводится в действие посредством привода 51. Предпочтительным образом в случае закупоривающего элемента 41 речь идет о пробке, которая предпочтительно состоит из резинового материала.
Чтобы предотвратить седиментацию в сборнике 40, целесообразным образом предусмотрено подробно не показанное устройство, которое непрерывно перемещает (переворачивает или вращает) сборник 40.
Следует указать на то, что в системе из трубки 16 и трубопроводов 14, 141, 142, 43 прежде всего содержится нейтральная жидкость, под которой может подразумеваться, например, отбираемая через трубопровод 43 из емкости 42 промывочная жидкость, например физиологический раствор NaCl. В таком случае между всасываемой кровью и упомянутой жидкостью в качестве разделяющей среды находится показанный на фиг.1 в увеличенном масштабе пузырек 44 воздуха, предпочтительно в области между клапаном 18 и трубопроводом 33. В результате приведения в действие насоса 19 всасываемая кровь целесообразным образом до выполнения измерения может непрерывно перемещаться в прямом и обратном направлении так, что она постоянно остается в движении и не подвергается седиментации. На преимущество проходящей змеевидно трубки 16 уже указывалось. Для описанного всасывания крови клапан 18 устанавливает соединение между трубкой 16 и трубопроводом 141. Для перемещения крови в прямом и обратном направлениях в этом положении клапана 18 поршень 53 в полости 52 цилиндра может постоянно перемещаться в прямом и обратном направлениях. При этом кровь посредством нагревающего устройства 33 непрерывно доводится до необходимой температуры, например до 37°С.
Поворотный рычаг 3 передвигается теперь к технологической позиции III и извлекает из накопительного устройства 7 измерительную часть 9. Для этой цели сначала приводится в действие привод 4, чтобы перемещать поворотный рычаг 3 через накопительное устройство 7. Затем приводится в действие привод 11, и головная часть 46 опускается до тех пор, пока она поясненным выше образом герметично не зафиксируется на предоставленной измерительной части 9. После принятия измерительной части 9 привод 11 вновь приводится в действие так, что головная часть 46 и соединенная с ней измерительная часть 9 поднимаются и удаляются от накопительного устройства 7. Следует указать на то, что накопительное устройство 7 также может иметь другую форму. Например, накопительное устройство может включать в себя ленточный транспортер или тому подобное, с помощью которого к позиции III непрерывно транспортируются измерительные части 9. Здесь они затем соединяются вышеуказанным образом с головной частью 46.
Затем поворотный рычаг 3 посредством привода 4 перемещается к технологической позиции II, где собственно и осуществляется измерение. При этом поршень 53 цилиндропоршневого блока 50 перемещается так, что кровь непрерывно протекает через апертуру 26 измерительной части 9 и покидает эту часть через выпускающую кровь полость 31. При этом клапанный элемент 10 соединяет головную часть 46 с трубкой 16. Вытекающая по каплям из измерительной части 9 кровь улавливается в приемном резервуаре 47. Во время этого процесса измерения непрерывно измеряется объемный поток крови посредством измерения давления с помощью датчика 48 давления и соответственно регулируется известным способом движение поршня 53, чтобы создать установленную зависимость давление/объемный поток. При этом в апертуре 26 образуется тромб. Наконец, головная часть 46 посредством приведения в действие привода 11 поясненным выше образом извлекается из измерительной части 9, и измерительная часть 9 выталкивается (выбрасывается), например, в приемный резервуар 47.
Для промывки трубопроводов 16, 14, а также игольчатой части 15 после осуществления измерения и после выпуска содержащейся в них крови промывочное средство, которое предпочтительно отбирается из емкости 42 посредством приведения в действие насоса 19, нагнетается через упомянутые трубопроводы или соответственно участки трубопровода и игольчатую часть 15, причем клапанный элемент 10 соответственно включен. Вследствие описанного гидрофобного или олеофобного покрытия достигается быстрая очистка. Для очистки внешней стороны игольчатой части 15 она может перемещаться к собственной промывочной технологической позиции IV посредством приведения в действие привода 4 и погружаться в содержащую промывочное или очищающее средство емкость 54 (фиг.3), причем при этом приводится в действие привод 11.
Для очистки измерительной головки 46 в соответствующем положении клапанного элемента 10 через измерительную головку 46 нагнетается промывочное средство. Для очистки внешней стороны измерительной головки 46 она на технологической позиции IV предпочтительно одновременно с игольчатой частью 15 может погружаться в очищающее или промывочное средство другой емкости 55 (фиг.2).
На следующей технологической позиции V, как уже упоминалось выше, предпочтительно извлекаемая из накопительного устройства 7 измерительная часть 9 может погружаться в емкость 56 (фиг.2), которая содержит, например, аденозиндифосфат (ADP) или другую жидкую среду, которая при погружении проникает в пористый материал диафрагмы 30 и достигает стенки апертуры 26. Такая среда при измерении влияет предварительно заданным образом на характер свертывания или соответственно агрегации проходящей через апертуру 26 крови.
Емкость 42 и привод 51 с цилиндропоршневым блоком 50 соединены без возможности проворота с рычагом 3, предпочтительно через удерживающее устройство 58.
Согласно фиг.1 может быть предусмотрено предпочтительно одно другое расположенное на удерживающей части 33 нагревающее устройство 60, с помощью которого может нагреваться игольчатая часть 15. При этом это нагревающее устройство 60, которое представлено лишь схематично, целесообразным образом выполнено в форме частично охватывающего игольчатую часть 15 нагревательного тела или вентилятора теплого воздуха. Соответствующее нагревающее устройство также может быть предусмотрено для головной части 46.
Далее во взаимосвязи с фиг.4 поясняется следующий предпочтительный вариант осуществления измерительной части 90, которая выполнена с возможностью соединения непосредственно с игольчатой частью 15. Таким образом, может отпадать необходимость в головной части 46, а также в клапане 10. Измерительная часть 90 имеет в корпусной части 91 центральное отверстие 92, в которое может вводиться или соответственно из которого может извлекаться игольчатая часть 15 при приведении в действие привода 11. Прежде всего внутри проходящего в продольном направлении корпусной части 91 сквозного отверстия, предпочтительно полученного сверлением отверстия 92, находится трубочка 93, которая проходит до нижнего заплечика 93' между отверстием 92 и примыкающей к нему в корпусной части 91 предварительной камерой 95. Предварительная камера 95 переходит в расширенную полость 94 корпусной части 91, открывающуюся, в свою очередь, в последующую камеру 96 корпусной части 91, служащую в качестве выпускающей кровь полости. К заплечику 97 между предварительной камерой 95 и расширенной полостью 94 прилегает диафрагма 98 таким образом, что она обеспечивает герметичное размыкание между предварительной камерой 95 и последующей камерой 96. Следовательно, апертура 99 диафрагмы 98 соединяет предварительную камеру 95 и последующую камеру 96. Диафрагма 98 может состоять из пористого или непористого материала.
Игольчатая часть 15 имеет на своей обращенной к отверстию 92 стороне коническую концевую область 104, которая выполнена с возможностью герметичного ввода в отверстие 92. Для этого отверстие 92 на своем верхнем конце имеет кольцеобразное уплотнение 105, которое может иметь вид уплотнительного валика или уплотнительной прокладки круглого сечения. Также возможно обеспечение уплотнения благодаря тому, что обращенная к игольчатой части 15 концевая область отверстия 92 выполнена конической соответственно конусу 104 с целью его герметичного приема.
Трубочка 93 предпочтительно может иметь имеющее форму круглого кольца поперечное сечение или с относительно большим внутренним диаметром D, или также с соответственно маленьким внутренним диаметром d для целей имитации капилляра. Предпочтительно внешний диаметр трубочки составляет 0,8-2,0 мм, а внутренний диаметр - 150-500 нм.
Корпусная часть 91 выполненной в виде однооборотной или соответственно одноразовой части измерительной части 90 предпочтительно состоит из полимерного материала, причем диафрагма 98 может быть герметично прикреплена к заплечику 97 с помощью ультразвуковой сварки или посредством склеивания.

Трубочка 93 предпочтительно состоит из высококачественной стали или из фторполимерного материала (например, Tefzel). Целесообразно закреплять ее с помощью клеящего средства 101 на внутреннем периметре отверстия 92, причем клеящее средство 101 через проходящий в поперечном сечении корпусной части 91 канал 102 может впрыскиваться в служащее в качестве полости для клеящего средства углубление 103, которое находится во внутренней стенке отверстия 92. Предпочтительно углубление для получения особо прочного и однообразного соединения выполнено кольцеобразным.
Вместо поясненного склеивания трубочка 93 может быть зафиксирована в отверстии 92 также посредством поверхностного прессования.
При осуществлении измерения сначала через игольчатую часть 15 описанным способом кровь всасывается из емкости 40 (технологическая позиция I). После перемещения поворотного рычага 3 к приемной технологической позиции III игольчатая часть 15 вводится непосредственно в измерительную часть 90 накопительного устройства 7 и герметично соединяется с ней. Затем после перемещения рычага 3 к измерительной технологической позиции II всасываемая ранее кровь транспортируется из игольчатой части 15 в сквозное отверстие или соответственно полученное сверлением отверстие 92 и оттуда в трубочку 93 или соответственно в отверстие 92. Затем она протекает через предварительную камеру 95 и апертуру 99 и оттуда попадает в последующую камеру 96.
Следует указать на то, что ориентация игольчатой части 15 и апертуры 99, а также получающегося потока крови при измерении вместо представленного направления сверху вниз также может быть обратной или даже горизонтальной. Также допустимы и другие ориентации.
В альтернативном варианте осуществления необходимость в трубочке 93 может отпадать, причем в этом случае отверстие 92 имеет соответствующий внутренний диаметр 200-1000 нм.