СПОСОБ ВЗЯТИЯ КРОВИ ПАЦИЕНТА ДЛЯ АНАЛИЗА Российский патент 1999 года по МПК A61N5/06 

Настоящее изобретение относится к медицине, а именно к способам забора капиллярной крови пациента для последующих анализов и устройствам для взятия крови с использованием лазерной перфорации.

Известен способ забора крови путем перфорации кожного покрова высококонцентрированным лазерным излучением (эрбиевым лазером) длиной волны 2,7-3,0 мкм, длительностью импульса 10^-5 - 10^-3 секунды и энергией от 0,1 Дж до 5,0 Дж (1).

Недостатком известного способа является то, что при проведении перфорации пальца пациента сложно обеспечить точность фокусировки лазерного излучения в заданную точку на пальце, что приводит к усилению болевых ощущений в момент прокола и уменьшению количества крови, истекающей из микрораны.

Устранение вышеуказанных недостатков является задачей заявляемого способа
Указанная задача решается следующим образом.

В способе забора крови путем бесконтактной перфорации кожного покрова пальца при взятии крови пациента для анализа высококонцентрированным лазерным излучением при воздействии эрбиевым лазером длиной волны 2,7 - 3,0 мкм, предварительно фиксируют палец нажатием в зоне взятия крови усилием 0,8-1,8 H, визуализируют положение фокуса лазерного излучения и место прокалывания "пилотным" источником света, фокусируют излучение в фокальное пятно вытянутой формы в виде узкой полоски с четкими границами длиной 0,8-1 мм и шириной 0,1- 0,12 мм для осуществления перфорации, окруженную равномерным ореолом, шириной 0,2 мм от фокального пятна для осуществления стерилизации, и производят одновременную стерилизацию и перфорацию в многомодовом режиме свободной генерации при длительности импульса 100-150 мкс и энергии (02,-0,4)±10% Дж.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена блок- схема устройства для перфорации кожи; на фиг. 2 - общий вид устройства для фиксации пальца пациента; на фиг. 3 - схема возможной установки пальца пациента на упор.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.

Использование лазера в качестве скальпеля давно известно и широко используется в медицине. Но при взятии крови на анализ, одно из основных преимуществ скальпеля - производить почти бескровный разрез, поскольку с рассечением тканей коагулируют края раны, как бы "заваривая" мелкие сосуды, становится отрицательным фактором.

Для определения режимов забора крови были проведены исследования особенностей формирования раны в коже излучением YAG:Er³⁺ - лазера, работающего как в режиме свободной генерации, так и с модуляцией добротности. В результате исследований оценивался характер взаимодействия лазера на кожу пальца пациентов из одного и того же четвертого пальца кисти в типичном для этого исследования месте, с позиций морфологии, гистологических исследований и др. По результатам исследований выбраны оптимальные режимы, создающие необходимые условия для перфорации кожи пациента для последующего забора крови. Перфорация кожи происходила при плотности излучения лазерного луча на поверхности ткани в пределах 10-16 Дж/см.

Была измерена удельная выносимая масса. В режиме свободной генерации она составила 540 мкг/Дж, а в режиме модуляции добротности - 480 мкг/Дж. Меньшая величина массы во втором случае обусловлена, по-видимому, большим поглощением лазерного излучения в эрозионном факеле, где возможно образование плазмы. Другой причиной, снижающей эффективность абляции при модуляции добротности, может являться эффект просветления воды, содержащейся в биотканях.

Морфологические исследования показали, что ширина зоны тепловых повреждений составляет 10...50 мкм в случае свободной генерации (длительность импульса 100 мкс) и 5...10 мкм в случае модулированной добротности, т.е. в обоих случаях значительно превосходит как глубину проникновения излучения в ткань (α^-1= 1...3 ), так и длину тепловой диффузии (5 мкм и 0,2 мкм, соответственно для для τ_u= 100 мкс и 100 нс). По-видимому, такое расхождение эксперимента с простыми теоретическими оценками объясняется наличием "расплавленной" ткани на стенках раны.

Длительность импульса была выбрана 100-150 мкс из следующих соображений: получить величину меньше 100 мкс проблематично из-за технических характеристик лазера; при величине больше 150 мкс процесс испарения переходит в процесс плавления, а это приводит в свою очередь к увеличению ширины зоны термического воздействия.

Уровень энергии изменялся в зависимости от характера кожи. Кровотечение из образованного перфорационного отверстия было свободно в объеме, достаточно для гематологических исследований, определения кислотно-щелочного равновесия, содержания глюкозы и протромбинового времени. Максимальный объем, который удалось собрать без гемолиза, составил 1 000 мкл. Взятие выделяющейся крови осуществлялось с помощью стеклянного лабораторного оборудования. В результате исследований были определены оптимальные режимы энергии лазерного излучения, которые приведены в таблице.

Таким образом, как видно из таблицы, оптимальными режимами являются режимы энергии лазерного излучения - (0,2 -0,4)±10% Дж.

Для лучшей ориентации места воздействия лазерным лучом были предусмотрены визуализация положения фокуса лазерного излучения за счет использования "пилотного" источника света для визуализации положения фокуса "рабочего" излучения, и фиксация пальца относительно визуализированного положения фокуса "рабочего" излучения, за счет нажатия с усилием 0,8-1,8 H лаборантом пальца пациента в зоне взятия крови, чтобы дополнительно обеспечить первоначальный хороший кровоток после перфорации.

Таким образом, при использовании лазерного луча стадия формирования профиля лунки включает следующие этапы:
- стадия стерилизации кожного покрова пальца при действии плазменного канала лазерного излучения. Температура плазменного факела достигает ≈ 10 000^oC, поэтому происходит мгновенная стерилизация поверхности кожи пальца, что создает возможность формирования "ювенильного надреза", свободного от каких-либо инфекций;
- стадия перфорации с образованием перфорированного надреза с образованием "ювенильно чистых поверхностей";
- стадия выхода капли крови на поверхность пальца, определяемая естественным течением жидкости через надрез, и диапазоном механического давления на палец пациента.

Результаты экспериментов были использованы нами при создании медицинского лазера для бесконтактного забора крови, обеспечивающего бактерицидное действие.

Исходя из требований простоты и надежности лазера и проведенных исследований, был выбран многомодовый режим свободной генерации. В конструкции прибора были учтены все основные требования к приборам такого назначения: длина волны - 2,94 мкм; длительность импульса 100-150 микросекунды и энергией (0,2 - 0,4)±10% Дж; фокусировка излучения в фокальное пятно сильно вытянутой формы (полоса длиной 0,8 - 1,8 мм и шириной 0,1-0,12 мм) с равномерным ореолом, шириной 0,2 мм от фокального пятна, чтобы обеспечить хороший кровоток, заживление раны и стерилизацию; использование "пилотного" источника света для визуализации положения фокуса "рабочего" излучения.

Конструкция перфоратора состоит из квантрона - YAG:Er³⁺ - лазера 1, зарядного устройства 2, блока накопительных конденсаторов 3, схемы поджога 4, схемы управления 5, ламп 6 и 7, образующих "пилотный" источник света, пульта управления 9 и устройства для фиксации пальца пациента, размещенных в одном корпусе и внешнего блока питания 8.

Энергия импульса лазерного излучения зависит от энергии вспышки импульсной лампы 1 (фиг. 1) лазерного излучателя.

Зарядное устройство 2 осуществляет зарядку блока накопительных конденсаторов 3 до необходимого напряжения.

Регулирование энергии осуществляется путем изменения напряжения заряда блока накопительных конденсаторов 3.

Для возникновения вспышки необходимо ионизировать газ внутри лампы лазерного излучателя 1. Ионизация газа осуществляется импульсом высокого напряжения, для формирования которого служит схема поджога 4.

Схема управления 5 выполняет следующие функции:
- управляет работой зарядного устройства 2;
- задает и контролирует уровень напряжения на накопительном конденсаторе 3;
- формирует управляющий сигнал для работы схемы поджога 4;
- формирует сигнал звуковой и световой индикации.

Лампы 6 и 7 образуют систему подсветки - "пилотный" источник света.

Для питания электрической схемы перфоратора служит внешний блок питания 8.

Выбор уровня энергии импульса лазерного излучения осуществляется с помощью пульта управления 9.

При конструировании прибора большое внимание было уделено безопасности его использования для лаборанта: луч лазера не должен отражаться ни от каких поверхностей и предметов.

Устройство для фиксации пальца состоит из опоры 10, позволяющей размещать и фиксировать на ней палец пациента при перфорации кожи в выбранном месте, кроме того в исходном состоянии опора препятствует случайному выходу лазерного излучения за пределы защитного кожуха 11, 12, выполненного из тонированного органического стекла. Пружина 13 обеспечивает плавное перемещение оси 14 с опорой 10 в вертикальном направлении, что позволяет правильно выбрать место проведения перфорации кожи независимо от размеров пальца пациента. Пружина и ось заключены в корпус 15. Винт 16 служит для демонтажа устройства. Кроме того, защитный кожух состоит из двух частей: одна из которых 11 защищает объектив излучателя 17 и ограничивает воздействие яркой вспышки света на лаборанта и пациента в момент проведения перфорации, а другая 12 - в закрытом состоянии защищает объектив излучателя от повреждения и пыли, а в отрытом, как показано на фиг.2, дополнительно, - от случайного выхода луча.

Устройство отличается простотой обслуживания. Лаборант выбирает режим перфорации в зависимости от типа кожи - 02,-0,4 Дж, затем устанавливает палец 18 на опору 10 и производит его фиксацию относительно "пилотного" источника света (фокусирует луч на коже пациента таким образом, чтобы две светящиеся полосы 19 перекрестились) с усилием 0,8-1,8 H в зависимости от типа кожи и по приходу перфоратора в режим "готовности" производит перфорацию.

При необходимости, лаборант производит легкое надавливание на мякоть, чтобы появились капли крови.

Использование взятия крови с помощью лазерной перфорации позволяет:
- исключить возможность переноса таких инфекционных заболеваний, как СПИД и вирусный;
- более быстро заживить раны;
- исключить стерилизацию механических скарификаторов;
- стандартизовать процедуру взятия крови.

Источники информации
1. Заявка с положительным решением на выдачу патента на изобретение N 4757882/14, приоритет 19.10.89 г.

Настоящее изобретение относится к медицине, а именно к способам забора капиллярной крови пациента для последующих анализов. Способ забора крови путем бесконтактной перфорации стерилизованного кожного покрова пальца при взятии крови пациента для анализа осуществляется высококонцентрированным лазерным излучением при воздействии эрбиевым лазером длиной волны 2,7 - 3,0 мкм. Палец предварительно фиксируют нажатием в зоне взятия крови усилием 0,8 - 1,8 Н, визуализируют положение фокуса лазерного излучения и место прокалывания "пилотным" источником света. Фокусируют излучение в фокальное пятно вытянутой формы в виде узкой полоски с четкими границами длиной 0,8 - 1 мм и шириной 0,1 - 0,12 мм для осуществления перфорации, окруженной равномерным ореолом, шириной 0,2 мм от фокального пятна для осуществления стерилизации, и производят одновременную стерилизацию и перфорацию в многомодовом режиме свободной генерации при длительности импульса 100 - 150 мкс и энергии (0,2-0,4)±10% Дж. Способ взятия крови с помощью лазерной перфорации позволяет исключить возможность переноса инфекционных заболеваний, более быстро заживить раны, исключить стерилизацию механических скарификаторов, стандартизовать процедуру взятия крови. 3 ил., 1 табл.

Способ взятия крови пациента для анализа путем бесконтактной перфорации, стерилизованного кожного покрова пальца высококонцентрированным лазерным излучением при воздействии эрбиевым лазером длиной волны 2,7 - 3,0 мкм, отличающийся тем, что предварительно фиксируют палец нажатием в зоне взятия крови усилием 0,8 - 1,8 Н, визуализируют положение фокуса лазерного излучения и место прокалывания "пилотным" источником света, фокусируют излучение в фокальное пятно вытянутой формы в виде узкой полоски с четкими границами длиной 0,8 - 1 мм и шириной 0,1 - 0,12 мм для осуществления перфорации, окруженной равномерным ореолом, шириной 0,2 мм от фокального пятна для осуществления стерилизации и производят одновременную стерилизацию и перфорацию в многомодовом режиме свободной генерации при длительности импульса 100 - 150 мкс и энергии (0,2 - 0,4) ± 10% Дж.