УСТРОЙСТВО МИКРОДОЗИРОВАНИЯ ОПАСНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ КОНТАМИНАЦИЮ ОПАСНЫХ ИНФЕКЦИЙ Российский патент 2017 года по МПК G01F11/00 

Изобретение относится к дозаторам с внешним управлением для повторяющегося автоматического отмеривания и сброса заданного объема жидкостей, в т.ч. опасных биологических жидкостей, и может найти применение при проведении различных научных исследований в области биологии и медицины, а также для проведения лабораторной диагностики в лечебно-профилактических учреждениях. Изобретение направлено на предотвращение взаимной контаминации проб исследуемых жидкостей, снижает риск возможного инфицирования персонала во время лабораторной диагностики, предотвращает взаимную контаминацию анализируемых биологических проб и снижает вероятность распространения опасных инфекций.

Изобретение направлено на повышение точности микродозирования жидкостей в широком диапазоне расходов в автоматизированных (роботизированных) системах, а также на сокращение числа дополнительных операций (манипуляций) и, соответственно, времени проведения исследования, повышение производительности труда и уменьшение затрат на расходные материалы.

Из существующего уровня техники известны изобретения для микродозирования жидкостей [1-3].

Сущность устройства, указанного в патенте на изобретение [1], заключается в том, что дозатор состоит из резервуара для жидкости; капилляра для подачи порции дозы; электромагнита с втягивающимся сердечником и штангой, к которой прикреплена заслонка; электронного блока, состоящего из датчика количества порции дозы и счетчика капель. Роль чувствительного элемента выполняют металлический капилляр и измерительный электрод. Данное техническое решение направлено на повышение точности дозирования жидкости при работе в широком диапазоне расходов и снижение инерционности процесса дозирования. Устройство работает только на сброс жидкости и не позволяет осуществлять забор пробы жидкости из внешних (независимых от устройства) резервуаров.

Существует техническое решение для жидких и вязких продуктов, используемых в пищевой промышленности и медицине [2], которое содержит корпус, с расположенным внутри цилиндрическим стаканом; поршень со штоком; регулирующее устройство и привод. Цилиндрический стакан выполнен с возможностью осевого перемещения относительно корпуса и имеет два окна для входа и выхода продукта; отверстия расположены в перпендикулярных относительно оси цилиндрического стакана плоскостях и смещены относительно друг друга. Указанное техническое решение направлено на быстродействие и упрощение конструкции за счет того, что в одном объеме цилиндрического стакана происходит процесс многократного забора и сброса жидкости, при этом не соблюдается стерильность в цилиндрическом стакане, что имеет высокую вероятность загрязнения анализируемых проб при работе с опасными биологическими жидкостями.

Устройство для формирования одноразмерных капель жидкости или пузырьков газа, указанное в патенте на полезную модель [3], является наиболее близким техническим решением (прототипом) по отношению к заявляемому устройству микродозирования опасных биологических жидкостей. Указанное выше техническое решение направлено на повышение точности дозирования. Устройство состоит из резервуара с жидкостью или газом с присоединенным недеформируемый капилляром, внутри которого размещен жесткий заостренный сердечник, не касающийся стенок капилляра. Заостренный сердечник смещен относительно торца капилляра. Конец жесткого сердечника может быть смещен наружу на расстояние, превышающее внутренний диаметр капилляра, или внутрь капилляра на расстояние, не превышающее внутренний диаметр капилляра.

Следует указать на тот факт, что в вышеуказанном техническом решении используют недеформируемый с сужающимся концом капилляр, который располагают на конце шланга-капилляра, соединяющего капилляр с резервуаром, что является существенным отличием указанного технического решения от заявляемого изобретения. В противоположность прототипу в заявляемом изобретении используют гибкий по всей длине шланг-капилляр, изготовленный из материала, который легко отрезается резаком (ножом), но при этом имеет достаточную жесткость для обеспечения постоянства внутреннего объема.

Целью изобретения являлось создание устройства, которое направлено на повышение точности микродозирования жидкостей в широком диапазоне расходов; которое совместимо с биохимическими и химическими аналитическими автоматизированными (роботизированными) системами. При этом устройство должно осуществлять работу в циклическом режиме, иметь минимальную массу и габаритные размеры, относительно высокую механическую прочность, исключать взаимную контаминацию анализируемых проб, а также снижать вероятность инфицирования персонала во время лабораторной диагностики, особенно при работе с особо опасными инфекциями.

Краткое описание чертежей предлагаемого технического решения приведено на Фиг. 1-2. Данные варианты не ограничивают настоящее изобретение, являются альтернативными или комбинированными.

На Фиг. 1 приведено схематичное изображение устройства для микродозирования опасных биологических жидкостей.

На Фиг. 2 цикл проведения последовательных операций:

A) подготовка перед проведением исследований на рабочем столике;

Б) забор исследуемой жидкости из устройства пробоподготовки;

B) сброс микродозы пробы исследуемой жидкости в лунку тест-полоски аналитической системы;

Г) удаление отработанного участка гибкого шланга-капилляра.

На Фиг. 1-2 введены обозначения:

1 - резервуар;

2 - раствор (элюент, буферный раствор и пр.);

3 - электромагнитный клапан;

4 - шприцевой микронасос;

5 - актуатор с шаговым двигателем;

6 - одноразовый стерильный гибкий шланг-капилляр;

7 - автоматический манипулятор;

8 - контейнер для сбора опасных отходов;

9 - резак (нож) и линия отреза;

10 - пузырьки воздуха;

11 - рабочий столик;

12 - исследуемая жидкость (например, супернатант, плазма крови);

13 - устройство пробоподготовки или хранения исследуемой жидкости;

14 - аналитическое устройство или его функциональный элемент (например, тест-полоска и пр.).

Сущность изобретения заявляемого устройства и способа для микродозирования опасных биологических жидкостей поясняется графическими материалами и примером реализации, приведенными ниже.

Основной технический результат достигается в результате последовательного расположения в заявляемом устройстве гибкого шланга-капилляра, соединенного через электромагнитные клапаны с резервуаром для жидкостей (буферного раствора, элюента и пр.) и шприцевым насосом возвратно-поступательного действия для перекачки дозированных микропорций жидкости в прямом и обратном направлениях, что является существенным отличием указанного технического решения от существующих аналогов. Гибкий шланг-капилляр изготовлен из легко режущегося материала и является одноразовым стерильным расходным материалом.

Устройство для микродозирования опасных биологических жидкостей, представленное на Фиг. 1, состоит из резервуара (1), заполненного раствором (например, элюента) (2), шприцевого микронасоса (4), жестко соединенного с актуатором (5), и одноразового стерильного гибкого шланга-капилляра (6), свободный конец которого зажат и перемещается головкой автоматического манипулятора (7). Скорость потока и направление движения раствора по шлангу-капилляру регулируется актуатором (5) и электромагнитным клапаном (3).

В устройстве последовательность работы актуатора с шаговым двигателем (5) и автоматического манипулятора (7) синхронизирована таким образом, чтобы в зависимости от местоположения головки автоматического манипулятора с гибким шлангом-капилляром соблюдалась определенная последовательность операций.

Последовательность проведения операций при микродозировании показана на Фиг. 2.

На начальном этапе открытый конец гибкого шланга-капилляра размещается над рабочим столиком (11), с помощью шприцевого микронасоса сливается на его поверхность необходимое количество раствора (2), далее создается в системе разряжение для того, чтобы внутри гибкого шланга-капилляра сформировался пузырек воздуха (10), отбирается необходимое количество раствора с поверхности рабочего столика и снова формируют пузырек воздуха (10) (см. Фиг. 2, А).

На следующем этапе автоматический манипулятор с гибким шлангом-капилляром перемещается к устройству пробоподготовки (13) и из емкости с помощью шприцевого микронасоса отбирается микродоза исследуемой жидкости (12) (см. Фиг. 2, Б).

Далее автоматический манипулятор с гибким шлангом-капилляром перемещается к аналитическому устройству (14) и с помощью шприцевого микронасоса микродозу исследуемой жидкости, пузырек воздуха и раствор сбрасывают в лунку, например, тест-полоски (см. Фиг. 2, В).

В завершенном цикле отбора/дозирования отработанный участок гибкого шланга-капилляра автоматическим манипулятором помещается в контейнер для сбора опасных отходов (8), отрезается резаком (ножом) (9) и сбрасывается в отдел для хранения (см. Фиг. 2, Г).

Процедуры повторяются до тех пор, пока не выработается длина гибкого шланга-капилляра, который заменяется на новый.

В отличие от используемых в лабораторной диагностики одноразовых наконечников для дозаторов полученная в одноразовом стерильном гибком шланге-капилляре последовательность «пузырек воздуха - микродоза раствора - пузырек воздуха - микродоза исследуемой жидкости» повышает точность микродозирования жидкостей; исключает взаимную контаминацию опасных инфекций; сокращает количество дополнительных операций по смене наконечников и, как следствие, объем опасных медицинских отходов.

В предпочтительном варианте заявляемое изобретение может быть использовано в лабораторной диагностике биологических жидкостей самостоятельно в качестве дозирующего устройства или как составная часть в автоматизированных (роботизированных) приборах для проведения экспресс-анализа.

Источники информации

1. RU 6892 ⁽¹³⁾ U1, Власов В.В. (RU) и соавторы. Устройство для микродозирования жидкостей. Дата приоритета 10.06.1997.

2. RU 14663 ⁽¹³⁾ U1, Жавнер В.Л. (RU). Дозирующее устройство для жидких и вязких продуктов. Дата приоритета 19.07.1999.

3. RU 123516 ⁽¹³⁾ U1, Чашечкин Ю.Д. (RU). Устройство для формирования одноразмерных капель жидкости или пузырьков газа. Дата приоритета 27.08.2012.

Устройство относится к дозаторам с внешним управлением для повторяющегося автоматического отмеривания и сброса заданного объема жидкостей, в т.ч. опасных биологических жидкостей, и может найти применение при проведении различных научных исследований в области биологии и медицины, а также для проведения лабораторной диагностики в лечебно-профилактических учреждениях. Предложен дозатор с внешним управлением для микродозирования опасных биологических жидкостей, состоящий из резервуара для растворов, электромагнитного клапана, микронасоса и одноразового стерильного гибкого шланга-капилляра. Свободный конец одноразового стерильного гибкого шланга-капилляра зажимается и циклично перемещается головкой автоматического манипулятора, при этом в зависимости от стадии цикла внутрь одноразового стерильного гибкого шланга-капилляра посредством микронасоса, соединенного с резервуаром для растворов через электромагнитный клапан, подается раствор или исследуемая жидкость в прямом или обратном направлении. На стадии отбора формируется последовательность микродозы исследуемой жидкости и пузырька воздуха. На стадии дозирования исследуемая жидкость путем изменения направления потока раствора, подаваемого из резервуара, сбрасывается в аналитическое устройство или на его функциональный элемент. В завершенном цикле отбора/дозирования отработанный участок гибкого шланга-капилляра перемещается к контейнеру для сбора опасных отходов, отрезается и сбрасывается в него. Далее дозатор готов для осуществления следующего цикла отбора/дозирования до тех пор, пока весь гибкий шланг-капилляр не будет израсходован и заменен на новый. Технический результат - предотвращение взаимной контаминации проб исследуемых жидкостей, снижение риска возможного инфицирования персонала во время лабораторной диагностики и вероятности распространения опасных инфекций. 2 ил.

Дозатор с внешним управлением для микродозирования опасных биологических жидкостей, состоящий из резервуара для растворов, электромагнитного клапана, микронасоса и одноразового стерильного гибкого шланга-капилляра, отличающийся тем, что свободный конец одноразового стерильного гибкого шланга-капилляра зажимается и циклично перемещается головкой автоматического манипулятора, при этом в зависимости от стадии цикла внутрь одноразового стерильного гибкого шланга-капилляра посредством микронасоса, соединенного с резервуаром для растворов через электромагнитный клапан, подается раствор или исследуемая жидкость в прямом или обратном направлении: на стадии отбора формируется последовательность микродозы исследуемой жидкости и пузырька воздуха; на стадии дозирования исследуемая жидкость путем изменения направления потока раствора, подаваемого из резервуара, сбрасывается в аналитическое устройство или на его функциональный элемент; в завершенном цикле отбора/дозирования отработанный участок гибкого шланга-капилляра перемещается к контейнеру для сбора опасных отходов, отрезается и сбрасывается в него, далее дозатор готов для осуществления следующего цикла отбора/дозирования до тех пор, пока весь гибкий шланг-капилляр не будет израсходован и заменен на новый.