СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО МОНИТОРИНГА СОДЕРЖАНИЯ АНАЛИТА В КРОВИ Российский патент 2018 года по МПК G01N33/48 A61B5/145 

Область техники

Настоящее изобретение относится к медицине и медицинской технике, а именно к способу непрерывного мониторинга содержания аналита в крови.

Предшествующий уровень техники

Из существующего уровня техники известно портативное устройство для измерения и контроля аналитов в биологических жидкостях, которое содержит: одну одноразовую измерительную ячейку для наложения на кожу пациента, измерительный блок, соединенный с измерительной ячейкой, блок дистанционного управления, соединенный с измерительной ячейкой и с измерительным блоком. Измерительная ячейка и измерительный блок выполнены в виде отдельных модулей и соединены друг с другом посредством электрических соединений и капиллярных трубок. Измерительная ячейка содержит: подкожный зонд, ферментативную ячейку, соединенную с подкожным зондом посредством гидравлического соединения, тепловой датчик, соединенный с первой капиллярной трубкой на выходе из ферментативной ячейки, элемент, содержащий образец глюкозы для функциональной проверки системы перед введением подкожного зонда и отделитель воздушных пузырьков.

Как следует из описания, измерительная ячейка является одноразовой, из этого следует, что каждый раз для контроля аналита в крови следует осуществлять миниоперацию, чтобы ввести подкожный зонд измерительной ячейки под кожу, что предоставляет неудобства пациенту, связанные с установкой измерительной ячейки. Кроме того, измерительная ячейка имеет ограниченный срок службы и невозможно применять данную методику в нестационарных условиях (патент RU 2470300, опубликован 20.12.2012).

Наиболее близким к заявленному техническому решению является электрохимическая система для определения концентрации аналита в пробе, электрохимическая сенсорная полоска и способ количественного определения аналита (патент RU 2415410, опубликован 27.03.2011). Электрохимическая система для определения концентрации аналита в пробе содержит: сенсорную полоску, которая включает в себя подложку, первый электрод на этой подложке, являющийся рабочим электродом и имеющий первый слой на первом проводнике, находящемся на подложке. Первый слой имеет среднюю первоначальную толщину менее 30 мкм и содержит связующее, образующее диффузионный барьерный слой ДБС, который имеет внутренний объем. Второй электрод на подложке является противоэлектродом. Измерительное устройство электрически связано с первым электродом через первый проводник и с вторым электродом через второй проводник, при этом измерительное устройство прикладывает к первому и второму электродам импульс считывания с длительностью менее 5 секунд.

Диффузионный барьерный слой ДБС обеспечивает пористое пространство с определенным внутренним объемом, где может располагаться измеряемое вещество. Поры ДБС выбираются таким образом, чтобы измеряемое вещество могло диффундировать в ДБС, а физически более крупные компоненты пробы, такие как эритроциты, по существу исключаются.

При управлении продолжительностью измерительной реакции на поверхности проводника сенсорная полоска может измерять измеряемое вещество внутри ДБС, одновременно исключая из измерения измеряемое вещество за пределами ДБС. По отношению к поверхности проводника внутренний объем ДБС изменяет физический параметр скорости диффузии содержащегося внутри него измеряемого вещества по сравнению со скоростью диффузии измеряемого вещества вне ДБС.

Недостатками данного технического решения являются невозможность непрерывного мониторинга, поскольку существует необходимость в частой замене сенсорных полосок, а также дискомфорт пациента при замене сенсорных полосок.

Сущность изобретения

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание способа непрерывного мониторинга содержания аналита в крови пациента в режиме реального времени с обеспечением минимального дискомфорта для пациента при мониторинге. Эта задача решена путем создания способа непрерывного мониторинга содержания аналита в крови, который основан на свойстве диффузии растворенного в крови аналита с размерами молекулы 2 нм и менее, или массой 400 дальтон и менее, через мембрану под действием разности концентраций аналита между фильтратом в аналитическом резервуаре и в крови.

Согласно изобретению способ непрерывного мониторинга концентрации аналита в крови с массой молекул 400 Дальтон и менее включает операции, на которых

в тело пациента имплантируют устройство мониторинга, содержащее полимерный корпус - полимерную трубку, соединенный с одной стороны по периметру с вводным концом полимерной трубки, а с другой стороны по периметру с отводящим концом полимерной трубки, мембрану трубчатой формы, размещенную соосно в корпусе в торцевых отверстиях корпуса и соединенную бесшовными соединениями с внутренней поверхностью вводного и отводящего концов трубки с образованием протока для крови, причем полость между стенкой корпуса и мембраной является аналитическим резервуаром,

соединяют вводный конец трубки со стенкой артериального сосуда для отвода части артериальной крови из сосуда к аналитическому резервуару, и

соединяют выводной конец трубки со стенкой венозного сосуда для отвода крови от аналитического резервуара, причем соединение с кровеносными сосудами осуществляют по принципу шунта,

под действием разности концентраций аналита, растворенного в крови, и аналита в фильтрате в аналитическом резервуаре через мембрану в аналитический резервуар отфильтровывается аналит,

посредством бесконтактного датчика непрерывно передают сигналы концентрации аналита в крови на монитор.

Способ характеризуется высокой точностью, так как концентрация аналита в фильтрате прямо пропорциональна концентрации аналита в крови.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является измерение в режиме реального времени относительного изменения концентрации аналита в крови, а его скорость зависит только от пропускной способности мембраны и выбранного способа измерения концентрации аналита в фильтрате. В зависимости от требований к аналиту возможно увеличить селективность мембраны для тех или иных веществ.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение поясняется описанием предпочтительного варианта его выполнения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг. 1 изображает схему устройства согласно изобретению;

фиг.2 изображает общий вид устройства (принцип работы) согласно изобретению.

Подробное описание варианта воплощения изобретения

Устройство мониторинга согласно изобретению содержит вводный конец полимерной трубки 1 (фиг. 1), предназначенной для забора крови из артериального кровеносного русла 7 (фиг. 2).

Устройство мониторинга содержит также полимерный корпус - трубку 2 устройства, соединенный с одной стороны по периметру с вводным концом полимерной трубки 1, а с другой стороны по периметру с отводящим концом полимерной трубки 5, предназначенной для отвода крови в венозное кровеносное русло 8. Концы трубки 1 и 5 предназначены для подшивки по принципу шунта к сосудистым руслам 7 и 8 соответственно по типу «конец в бок», что является стандартом в сосудистой хирургии.

Внутри корпуса 2 размещена мембрана 3 трубчатой формы, т.е. трубка из мембранного материала, которая установлена соосно в корпусе в торцевых отверстиях корпуса 2. Полость внутри мембраны 3 образует проток 6 устройства. Между стенкой корпуса 2 и мембраной 3 сформирована полость, служащая аналитическим резервуаром 4, который перед установкой в некоторых случаях заполняется физиологическим раствором.

Внешние стенки концов полимерной трубки 1, 5 являются одним целым с полимерным корпусом 2 устройства.

Способ непрерывного мониторинга содержания аналита в крови осуществляется следующим образом.

В тело пациента имплантируется устройство мониторинга, которое соединяют с кровеносными сосудами по принципу шунта, то есть конец полимерной трубки 1 устройства соединяют методом сосудистой хирургии со стенкой артериального сосуда 7, для отвода незначительной, но достаточной для работы, части артериальной крови к имплантируемому устройству.

Внутренняя поверхность стенки конца полимерной трубки 1 плавно, без создания препятствий для ламинарности кровяного потока, соединена с внутренней или внешней поверхностью мембраны 3.

Кровь поступает из артериального сосуда 7 и двигается по трубке из мембраны, отфильтровывая аналит в аналитический резервуар 4, до попадания в венозное кровеносное русло. В начальный период времени растворенный в крови аналит с массой молекул 400 Дальтон и менее начинает отфильтровываться в аналитический резервуар 4 через мембрану 3. Под действием разности концентраций растворенного в крови аналита с массой молекул 400 Дальтон и менее в аналитический резервуар 4, то есть полость, образованную между мембраной и корпусом устройства 2, через мембрану 3 отфильтровывается аналит, т.е. в течение некоторого времени, около 5 минут, происходит выравнивание концентрации аналита в аналитическом резервуаре 4 по отношению к крови.

Система равновесна. Как только концентрация аналита в крови становится меньше концентрации аналита в аналитичесом резервуаре, аналит начинает перемещаться из резервуара 4 через мембрану назад в кровь.

Из протока 6 мембраны 3 кровь отводится посредством аналогично соединенного с мембраной 3 отводящего конца полимерной трубки 5 в венозное кровеносное русло 8.

Для снятия показаний на коже пациента размещают бесконтактный датчик, например, оптического типа, который осуществляет передачу сигналов на контроллер или персональный компьютер.

Изобретение относится к области медицины. Способ непрерывного мониторинга концентрации аналита в крови с массой молекул 400 Дальтон и менее заключается в том, что в тело пациента имплантируют устройство мониторинга и посредством бесконтактного датчика непрерывно замеряют концентрацию аналита в крови и передают сигналы о концентрации аналита в крови на монитор. Устройство мониторинга содержит полимерный корпус, соединенный с одной стороны по периметру с вводным концом полимерной трубки, а с другой стороны - по периметру с отводящим концом полимерной трубки, мембрану трубчатой формы, размещенную соосно в корпусе в торцевых отверстиях корпуса и соединенную бесшовными соединениями с внутренней поверхностью вводного и отводящего концов трубки с образованием протока для крови, причем полость между стенкой корпуса и мембраной является аналитическим резервуаром. При этом при имплантации устройства для мониторинга соединяют вводный конец трубки со стенкой артериального сосуда для отвода части артериальной крови из сосуда к аналитическому резервуару и соединяют выводной конец трубки со стенкой венозного сосуда для отвода крови из аналитического резервуара, причем соединение с кровеносными сосудами осуществляют по принципу шунта. Под действием разности концентраций аналита, растворенного в крови, и аналита в фильтрате в аналитическом резервуаре, через мембрану в аналитический резервуар отфильтровывается аналит. Способ обеспечивает мониторинг аналита в крови в режиме реального времени. 2 ил.

Способ непрерывного мониторинга концентрации аналита в крови с массой молекул 400 Дальтон и менее, содержащий шаги, на которых

в тело пациента имплантируют устройство мониторинга, содержащее полимерный корпус, соединенный с одной стороны по периметру с вводным концом полимерной трубки, а с другой стороны по периметру с отводящим концом полимерной трубки, мембрану трубчатой формы, размещенную соосно в корпусе в торцевых отверстиях корпуса и соединенную бесшовными соединениями с внутренней поверхностью вводного и отводного концов трубки с образованием протока для крови, причем полость между стенкой корпуса и мембраной является аналитическим резервуаром,

соединяют вводный конец трубки со стенкой артериального сосуда для отвода части артериальной крови из сосуда к аналитическому резервуару и

соединяют выводной конец трубки со стенкой венозного сосуда для отвода крови из аналитического резервуара, причем соединение с кровеносными сосудами осуществляют по принципу шунта,

под действием разности концентраций аналита, растворенного в крови, и аналита в фильтрате в аналитическом резервуаре, через мембрану в аналитический резервуар отфильтровывается аналит,

посредством бесконтактного датчика непрерывно замеряют концентрацию аналита в крови и передают сигналы о концентрации аналита в крови на монитор.