УСТРОЙСТВО ВЗЯТИЯ КРОВИ ПАЦИЕНТА ДЛЯ АНАЛИЗА Российский патент 2003 года по МПК A61B5/15 

Настоящее изобретение относится к медицине, а именно к 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).

Известна конструкция перфоратора, состоящая из лазера, зарядного устройства, блока накопительных конденсаторов, схемы поджога, схемы управления, ламп, образующих "пилотный" источник света, пульта управления и устройства для фиксации пальца пациента, размещенных в одном корпусе, и внешнего блока питания (2).

Устройство для фиксации пальца состоит из опоры, 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, выполненного из тонированного органического стекла. Защитный кожух состоит из двух частей, одна из которых защищает объектив излучателя и ограничивает воздействие яркой вспышки света на лаборанта и пациента в момент проведения перфорации, а другая в закрытом состоянии защищает объектив излучателя от повреждения и пыли, а в открытом дополнительно от случайного выхода луча.

Применение устройства "пилотной" подсветки из двух перекрещивающихся световых полос несколько увеличивало время проведения процедуры взятия крови пациента на анализ. Излучатель данного устройства не имел ребер для охлаждения и имел большие габариты и массу, что увеличивало общие габариты и массу прибора и ограничивало возможность его применения в качестве переносного прибора. Данное устройство не имело защитной пластины для предотвращения попадания крови и пыли на оптические элементы устройства, что приводило к преждевременному их загрязнению и влекло за собой трудоемкую очистку оптических элементов.

Устранение вышеуказанных недостатков является задачей заявляемого устройства.

Для решения поставленной задачи устройство взятия крови пациента для анализа, включающее корпус с размещенным в его основной части узлом формирования лазерного излучения, устройство для ориентации пальца пациента в точке фокуса лазерного луча и подвижный защитный экран, смонтированный с наружной стороны передней части корпуса, дополнительно содержит последовательно расположенные в передней части корпуса устройства взятия крови пациента для анализа, устройство для ориентации пальца пациента при взятии крови в точке фокуса лазерного луча, узел приведения в действие устройства взятия крови пациента, узел защиты оптических элементов от продуктов поствоздействия лазерного излучения на кожу пальца пациента, в передней боковой части корпуса - сменный фильтр, узел приведения в действие устройства взятия крови пациента для анализа включает корпус, установленный между дном и крышкой устройства, в котором предусмотрены отверстие под шток с кнопкой, выведенной над крышкой корпуса устройства взятия крови пациента для анализа, паз, соединяющий открытые торцы отверстия под шток, и отверстие для выхода лазерного луча, расположенное напротив паза и ориентируемое при монтаже соосно с оптической осью, в верхней части штока выполнен бортик, одна сторона которого контактирует с внутренней поверхностью крышки корпуса устройства взятия крови пациента, а вторая с Г-образной пластиной, установленной одной из своих сторон на штоке с возможностью перемещения второй стороны вдоль паза и удерживаемая возвратной пружиной, смонтированной на штоке, нижний конец которой упирается в посадочную площадку на внутренней стороне корпуса, на штоке между нижним концом возвратной пружины и нижним концом штока со светодиодом красного свечения выполнено отверстие для выхода лазерного луча, причем перед приведением в действие узла формирования лазерного излучения на оптической оси расположен светодиод для ориентации места перфорации пальца в фокусе лазерного излучения, а после приведения в действие узла формирования лазерного излучения путем взаимодействия контактной пластины с микропереключателем, смонтированным на наружной стороне корпуса, на оптической оси расположено отверстие штока для выхода лазерного луча, точное расположение отверстия штока для выхода лазерного луча на оптической оси обеспечивается равенством расстояний от нижней поверхности второй (большей) стороны Г-образной пластины до микропереключателя и от оптической оси излучателя до центра отверстия штока для выхода лазерного луча, узел защиты оптических элементов от попадания продуктов поствоздействия лазерного излучения на кожу пальца пациента содержит стойку, жестко установленную между дном и крышкой устройства взятия крови пациента, и защитную пластину, расположенную на оптической оси излучателя и удерживаемую корпусом и гайкой, образующими оправку, смонтированную на стойке, устройство для ориентации пальца пациента перед взятием крови для анализа в точке фокуса лазерного луча содержит съемную грибовидную втулку, установленную в предусмотренном в передней части корпуса устройства отверстии, сменный фильтр выполнен в виде съемной кассеты со сменной фильтрующей прокладкой, выполненной из материала, содержащего активированный уголь, подвижный защитный экран смонтирован на штоке с ручкой, установленный в дне устройства взятия крови пациента с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости вдоль оптической оси с возможностью принятия одного из двух возможных положений: рабочее и транспортировочное, а на наружной боковой поверхности корпуса излучателя предусмотрены ребра, при этом соотношение диаметра излучателя с учетом ребер (больший наружный диаметр) к диаметру излучателя без учета ребер (меньший наружный диаметр) составляет 1,1-1,3.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид заявляемого устройства взятия крови пациента для анализа; на фиг. 2 - узел приведения в действие устройства взятия крови пациента для анализа.

Устройство взятия крови пациента для анализа состоит из корпуса 1, с размещенными в его основной части - узел формирования лазерного излучения, в его передней части последовательно расположенные устройство для ориентации пальца пациента при взятии крови в точке фокуса лазерного луча, узел приведения в действие устройства взятия крови пациента, узел защиты оптических элементов от продуктов поствоздействия лазерного излучения на кожу пальца пациента, в передней боковой части корпуса - сменный фильтр и с наружной стороны передней части корпуса перед устройством для ориентации пальца пациента в точке фокуса лазерного луча - подвижный защитный экран.

Узел формирования лазерного излучения включает квантрон - YAG: Er³⁺- лазера 2, зарядное устройство 3, блок накопительных конденсаторов 4, схему поджога 5, схему управления 6, источник "пилотного" излучения 7 (красный светодиод), пульт управления 8 и микропереключатель 9.

Энергия импульса лазерного излучения зависит от энергии вспышки импульсной лампы лазерного излучателя.

Зарядное устройство 3 осуществляет зарядку блока накопительных конденсаторов 4 до необходимого напряжения.

Регулирование энергии осуществляется путем изменения напряжения заряда блока накопительных конденсаторов 4.

Для возникновения вспышки необходимо ионизировать газ внутри лампы лазерного излучателя. Ионизация газа осуществляется импульсом высокого напряжения, для формирования которого служит схема поджога 5.

Схема управления 6 выполняет следующие функции:
- управляет работой зарядного устройства 3;
- задает и контролирует уровень напряжения на накопительном конденсаторе 4;
- формирует управляющий сигнал для работы схемы поджога 5;
- формирует сигнал звуковой и световой индикации.

Для питания электрической схемы перфоратора служит внешний блок питания 10.

Выбор уровня энергии импульса лазерного излучения осуществляется с помощью пульта управления 8.

Для удаления из воздуха рабочей зоны продуктов поствоздействия лазерного излучения на кожу пальца пациента служит сменный фильтр, размещенный в передней боковой части корпуса устройства и выполненный в виде съемной кассеты 11 со сменной фильтрующей прокладкой 12. В качестве фильтрующей прокладки используется материал, содержащий активированный уголь, например материал "Карбонет" (код формы выпуска 7064), содержащий активированный уголь фирмы "Smit+Nephew". Продукты сгорания оседают на фильтре по мере заполнения ими внутренней полости перфоратора без использования дополнительных нагнетателей. Замена фильтрующей прокладки осуществляется по мере потери ею своих фильтрующих свойств.

Для ограничения действия лазерного излучения во время работы устройства, а также во избежание травмирования пациента и обслуживающего персонала прямым или отраженным лазерным излучением в устройстве взятия крови пациента для анализа предусмотрен подвижный защитный экран 13, смонтированный на штоке 14 с ручкой 15, установленный в дне устройства взятия крови пациента с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости, при этом защитный экран имеет возможность перемещения вдоль оптической оси 16 и может занимать одно из двух возможных положений: рабочее (выдвинут) и транспортировочное (закрыт с целью уменьшения габаритов устройства и предотвращения выпадения сменной стерилизуемой втулки в процессе транспортировки устройства).

Узел защиты оптических элементов от попадания продуктов поствоздействия лазерного излучения на кожу пальца пациента содержит стойку 17, жестко установленную между дном 18 и крышкой 19 устройства взятия крови пациента, и защитную пластину 20, выполненную из кварцевого стекла, расположенную на оптической оси 16 излучателя и удерживаемую корпусом 21 и гайкой 22, образующих оправку, смонтированную на стойке 17.

При загрязнении защитной пластины ее необходимо протирать ректификованным этиловым спиртом, для чего необходимо вывернуть кассету с фильтрующей прокладкой, под которой находится пластина. После протирки защитной пластины кассета с фильтрующей прокладкой устанавливается на прежнее место.

Узел приведения в действие устройства взятия крови пациента для анализа включает корпус 23, установленный между дном 18 и крышкой 19 устройства в передней его части, в котором предусмотрены отверстие 24 с открытыми торцами, выполненное внутри и вдоль корпуса 23, паз 25 вдоль отверстия 24 и отверстие 26, расположенное напротив паза 25 и ориентируемое при монтаже соосно с оптической осью 16 излучателя.

В отверстии 24 корпуса 23 размещен шток 27 с кнопкой 28, в верхней части которого выполнен бортик 29, одна сторона бортика контактирует с внутренней поверхностью крышки корпуса устройства взятия крови пациента, а вторая с Г-образной контактной пластиной 30, установленной одной из своих сторон, например меньшей, на штоке 27 с возможностью перемещения второй (большей) вдоль паза 25 и удерживаемая возвратной пружиной 30, смонтированной на штоке 27, второй (нижний) конец пружины упирается в посадочную площадку 31, предусмотренную на внутренней стороне корпуса.

Под действием возвратной пружины 31 шток 27 удерживается в верхнем положении внутри корпуса и упирается бортиком 29 в крышку 19 корпуса устройства взятия крови пациента.

На штоке 26 между возвратной пружиной 30 и нижним концом со светодиодом красного свечения 7 выполнено отверстие 32. Причем перед приведением в действие узла формирования лазерного излучения на оптической оси 16 расположен светодиод 7 (для подсветки). В момент совпадения оси отверстия 32 штока, через которое выходит лазерный луч, с оптической осью устройства взятия крови пациента для анализа нижняя поверхность большей стороны контактной пластины 30 взаимодействует с микропереключателем 9, смонтированным на наружной стороне корпуса 23 и приводящим в действие узел формирования лазерного излучения. Время удержания кнопки 28 штока 27 в нажатом состоянии находится в интервале 200 мкс - 1 сек. Точное расположение отверстия 32 на оптической оси 16 обеспечивается равенством расстояний от нижней поверхности большей стороны контактной пластины 30 до микропереключателя 9 и от оптической оси 16 излучателя до центра отверстия 32 штока в исходном положении устройства взятия крови пациента (до приведения в действие узла формирования лазерного излучения).

Кроме того, кнопка 28 узла приведения в действие устройства взятия крови пациента выведена над крышкой корпуса. Г-образная пластина 29 установлена на штоке 27 с помощью кольца, предусмотренного на меньшей стороне пластины, взаимодействующей со штоком, при этом внутренний диаметр кольца равен диаметру штока 27, а внешний диаметр кольца равен диаметру бортика 29.

Устройство для ориентации пальца пациента перед взятием крови для анализа в точке фокуса лазерного луча выполнено в виде съемной грибовидной втулки 33, установленной в предусмотренном в передней части корпуса устройства отверстии 26 и имеющей отверстие для выхода лазерного излучения.

Втулку необходимо стерилизовать после каждого рабочего дня. Грибовидная форма втулки обеспечивает удобство ее съема.

С целью сокращения времени отвода тепла от излучателя изменена конструкция корпуса 35 излучателя: на его наружной боковой поверхности предусмотрены ребра 36 при соотношении диаметра излучателя с учетом ребер (больший наружный диаметр) D к диаметру излучателя без учета ребер (меньший наружный диаметр) d - 1,1-1,3.

В заявляемой конструкции устройства взятия крови пациента для анализа может быть использован излучатель со следующими характеристиками:
Тип излучателя - импульсный
Покрытие корпуса - Ан.Окс.Ч
Режим работы - одиночный импульс
Частота следования импульсов f=1 мин^-1
Охлаждение - конвективный теплообмен
Энергия накачки Е_нак=100 Дж
Энергия импульса Е_имп=0,2...0,8 Дж
Средняя мощность рассеяния Р_рас.ср=Е_нак•f=1,7 Вт
Площадь поверхности корпуса излучателя без ребер:
R₁=12 мм - больший наружный радиус корпуса излучателя;
l_изл=80 мм - длина излучателя.

S₁=2•П•R₁•1_изл=2•П•12 мм•80 мм=60,32 см²
Температура перегрева корпуса ΔT₁ = 35^°C.
Площадь поверхности корпуса излучателя с ребрами:
R₂=11 мм - меньший наружный радиус корпуса излучателя;
S₂=2•П•R₂•1_изл+20•2•П(R₁ ²-R₂ ²)=84,19см²
Температура перегрева корпуса ΔT₂ = 25^°C.
В результате изменения конструкции корпуса излучателя площадь его боковой наружной поверхности, с которой производится теплоотвод посредством конвективного теплообмена, увеличилась в 1,4 раза:
S₂/S₁=84,19 см²/60,32 см²=1,4
Коэффициент теплоотдачи α, характеризующий интенсивность теплоотдачи, рассчитывается следующим образом:
α = q/ΔT,
где q - плотность теплового потока, численно равная количеству тепла Q, передаваемого сквозь единицу площади поверхности тела S за единицу времени t;
ΔT- температурный напор.

α = Q/(S•t•ΔT).
α₁ = Q/(S₁•t₁•ΔT);
α₂ = Q/(S₂•t₂•ΔT);
α₁ = α₂
Q/(S₁•t₁•ΔT) = Q/(S₂•t₂•ΔT);
t₂/t₁=S₁/S₂=0,7
Таким образом, время, необходимое для отвода тепла от излучателя, сократилось на 30%.

Устройство взятия крови пациента для анализа работает следующим образом.

Перед началом работы защитный подвижный экран устанавливают в рабочее (выдвинутое) положение. Устройство взятия крови пациента включают в сеть. Устанавливают палец пациента напротив выходного отверстия съемной втулки по отметке света красного светодиода. Нажимают на кнопку, в результате чего усилие нажатия передается от кнопки на шток. Светодиод, закрепленный на нижнем конце штока, опускается вниз, и через отверстие на штоке для выхода лазерного излучения, совпадающего с главной оптической осью излучателя, происходит выход лазерного излучения и перфорация кожи пальца пациента.

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

2. Патент РФ 2142832, МКИ 6 А 61 N 5/06, приоритет 31.08.98 г.

Изобретение относится к медицине, а именно к устройствам для взятия крови с использованием лазерной перфорации. Устройство включает корпус с размещенным в его основной части узлом формирования лазерного излучения, устройство для ориентации пальца пациента в точке фокуса лазерного луча и подвижный защитный экран, смонтированный с наружной стороны передней части корпуса. В передней части корпуса расположены устройства взятия крови пациента для анализа, устройство для ориентации пальца пациента при взятии крови в точке фокуса лазерного луча, узел приведения в действие устройства взятия крови пациента, узел защиты оптических элементов от продуктов поствоздействия лазерного излучения на кожу пальца пациента, в передней боковой части корпуса - сменный фильтр. Технический результат заключается в обеспечении портативности и упрощении эксплуатации. 2 ил.

Устройство взятия крови пациента для анализа, включающее корпус с размещенным в его основной части узлом формирования лазерного излучения, устройство для ориентации пальца пациента в точке фокуса лазерного луча и подвижный защитный экран, смонтированный с наружной стороны передней части корпуса, отличающееся тем, что в него введены последовательно расположенные в передней части корпуса устройства узел приведения в действие устройства взятия крови пациента, узел защиты оптических элементов от продуктов воздействия лазерного излучения на кожу пальца пациента установленный в передней боковой части корпуса сменный фильтр, при этом узел приведения в действие устройства взятия крови пациента для анализа включает корпус, установленный между дном и крышкой устройства, в корпусе узла предусмотрены отверстие под шток с кнопкой, выведенной над крышкой корпуса устройства взятия крови пациента для анализа, паз, соединяющий отверстие под шток и отверстие для выхода лазерного луча, расположенное напротив паза и ориентированное соосно с оптической осью, в верхней части штока выполнен бортик, одна сторона которого контактирует с внутренней поверхностью крышки корпуса устройства, а вторая с Г-образной пластиной, установленной одной из своих сторон на штоке с возможностью перемещения вдоль паза и удерживаемой возвратной пружиной, смонтированной на штоке, нижний конец которой упирается в посадочную площадку на внутренней стороне корпуса, на штоке между нижним концом возвратной пружины и нижним концом штока с расположенным на нем светодиодом красного свечения выполнено отверстие для лазерного луча, а расстояние от нижней поверхности большей стороны Г-образной пластины до микропереключателя равно расстоянию от оптической оси излучателя до центра отверстия штока для лазерного луча, узел защиты оптических элементов от попадания продуктов поствоздействия лазерного излучения на кожу пальца пациента содержит стойку, жестко установленную между дном и крышкой устройства взятия крови пациента, и защитную пластину, расположенную на оптической оси излучателя и удерживаемую корпусом и гайкой, образующими оправку, смонтированную на стойке, устройство для ориентации пальца пациента перед взятием крови для анализа в точке фокуса лазерного луча содержит съемную грибовидную втулку, установленную в предусмотренном в передней части корпуса устройства отверстии, сменный фильтр представляет собой съемную кассету со сменной фильтрующей прокладкой, выполненной из материала, содержащего активированный уголь, подвижный защитный экран смонтирован на штоке с ручкой, установленном в дне устройства взятия крови пациента с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости вдоль оптической оси с возможностью принятия одного из двух положений: рабочего и транспортировочного, а на наружной боковой поверхности корпуса излучателя предусмотрены ребра, при этом соотношение диаметра излучателя с учетом ребер (больший наружный диаметр) к диаметру излучателя без учета ребер (меньший наружный диаметр) составляет 1,1–1,3.