Карманный адаптер-анализатор крови Российский патент 2022 года по МПК A61B5/00 G01N33/50 

Изобретение относится к области медицины и биологии, а именно мобильному портативному электронно-механическому устройству для забора и тестирования крови, и может быть использовано для определения количественного содержания анализируемого вещества в физиологической жидкости.

Известны адаптеры, предназначенные для широкого спектра исследований, например, RU 126137 и RU 2509297, производства Научно-производственного предприятия «ТЕХНОМЕДИКА» и PD-303S, производства Apel Co., Ltd, Япония. Данные модели входят в состав спектрофотометров и используются в качестве тестовых емкостей в виде пробирок, полумикрокювет или оптической одноразовой капиллярной микрокюветы.

Недостатками известных устройств являются сложность использования, так как они состоят из нескольких разборных частей, и самое главное то, что они сами по себе выполняют свои функции только в рамках спектрофотометров, имеющие довольно крупные габариты.

Из портативных устройств для измерения концентраций веществ в крови, которые схожи по поставленным задачам с заявленному изобретению, близким является изобретение RU 2745294, АФОН ТЕКНОЛОДЖИ ЛТД (GB). Это устройство неинвазивного определения концентрации целевого вещества (такого как сахар крови, алкоголь крови, холестерин и т.д.) в крови пациента. Устройство включает в себя применение выходного радиочастотного сигнала к коже пациента через антенну и измерение амплитуды и фазы ответного сигнала, который является функцией выходного радиочастотного сигнала, модифицированного взаимодействием с кровью пациента.

Недостатками известного устройства и метода являются необходимость наличия определенной квалификации и знания для использования прибора, наличие дополнительных невстроенных модулей, таких как антенна, и самое главное ограниченный спектр исследуемых веществ, в связи особенностей радиочастотного метода и его неинвазивного применения.

Наиболее близким устройством по своему функционалу является анализаторы компании ООО «Иглу» (Режим доступа: https://iglootest.ru/ Дата обращения: 07.04.2022).

К недостаткам прототипа можно отнести необходимость использования отдельных невстроенных приспособлений, таких как, ланцета, тест-кассета и адаптер, и необходимость их сборки перед каждым тестированием, что отнимает время. Габариты анализатора не удобны для индивидуального пользования, в сравнении с заявленным устройством способным беспрепятственно помещаться в карманах пользователя.

Технический результат, достигаемый при использовании заявленного изобретения, заключается в объединении в одном миниатюрном устройстве системы забора крови, системы снятия, обработки и последующего анализа данных с иммухромататографических тест-полосок в специальном программном обеспечении и системы постоянной подачи новых, заранее заправленных тест-кассет необходимого типа.

Сущность изобретения заключается в том, что карманный адаптер-анализатор крови является совокупностью взаимосвязанных электромеханических систем. На внутренних стенках корпуса напротив друг друга расположены направляющие выемки, которые необходимы для того, чтобы задать траекторию движения для ряда тест-кассет, напротив направляющих выемок расположена перегородка, за которой помещен заводной механизм, над заводным механизмом находится рабочая зона анализатора, представляющая собой пустое пространство с двумя отверстиями, одно отверстие, расположенное снизу, предназначено для выстреливания ланцеты в палец, а второе, на боковой стенке рабочей зоны, для забора крови, кроме того боковая стенка является перегородкой, за которой расположена иммунохроматографическая полоска, закрепленная к тест-кассете, также в корпусе имеется боковая крышка для замены использованных тест-кассет на новые и съемный модуль, в котором расположен аккумулятор.

Изобретение поясняется следующими чертежами:

фиг. 1 - внутреннее устройство адаптер-анализатора крови,

фиг. 2 - работа устройства при нажатии кнопки,

фиг. 3 - внешний вид и внутренняя форма корпуса,

фиг. 4 - электрическая система устройства,

на фиг. 5 - внешний вид тест-кассеты с ланцетой (иглой) и тест-полоской,

фиг. 6 - рабочее пространство анализатора,

фиг. 7 - индикаторный сенсор для тест-полоски,

фиг. 8 - управляющая плата,

фиг. 9 - подсветка,

фиг. 10 - визуальный индикатор результатов,

фиг. 11 - заводной мотор,

фиг. 12 - корпус без задней крышки,

фиг. 13 - задняя крышка,

фиг. 14 - механизм магазина,

фиг. 15 - тест-кассеты,

фиг. 16 - аккумулятор.

фиг. 17 - зарядный модуль

Заявленное устройство состоит и следующих компонентов (фиг. 1):

1. Кнопка.

2. Система подсветки.

3. Заводной механизм кассеты.

4. Тест-кассета.

5. Индикаторный сенсор.

6. Заводной мотор.

7. Проводка системы.

8. Плечо-толкатель магазина.

9. Пружина магазина.

10. Управляющая плата.

11. Аккумулятор.

Внешне корпус имеет лаконичный дизайн, выглядящий как цилиндр с закругленными торцами, небольшим отверстием сверху и визуальным индикатором результатов (система подсветки устройства, расположенная под рабочей зоной и необходимая для вывода результатов тестирования пользователю), в виде полупрозрачного кольца. Внутренняя часть корпуса имеет особую конструкцию обусловленную работой механизма. На внутренних стенках корпуса напротив друг друга находятся направляющие выемки, напоминающие рельсы. Данные выемки необходимы, чтобы задать траекторию движения для ряда тест-кассет 4 (приспособление, выполняющее функцию ланцеты и адаптера для тест-полосок). Напротив направляющих выемок стоит перегородка, за которой помещен заводной механизм кассеты 3. Заводной механизм 3 - механическое устройство необходимое для выстреливания тест-кассеты 4 ланцетой в отверстие кнопки 1 при ее нажатии. Состоит из пружины сжатия, стопорной пластины, двух кулачков и пластины фиксации тест-кассет 4. Над заводным механизмом 3 находится рабочая зона анализатора, представляющая собой пустое пространство с двумя небольшими отверстиями. Одно отверстие, расположенное снизу, предназначено для выстреливания ланцеты в палец, а второе, на боковой стенке рабочей зоны, для забора крови. В свою очередь, данная боковая стенка является перегородкой, за которой лежит иммунохроматографическая полоска, закрепленная к тест-кассете 4. Также в корпусе есть боковая крышка для замены использованных тест-кассет 4 на новые и съемный модуль, в котором находится аккумулятор 11. Аккумулятор 11 является источнком питания электронных элементов устройства и находится в съемной части корпуса (зарядном модуле), которая располагается под управляющей платой 10.

Устройство анализатора представляет собой систему, состоящую из элементов, частично зависящих друг от друга. Механизм магазина, который через плечо-толкатель 8 непрерывно поднимает ряд тест-кассет 4 по направляющим в корпусе выемкам. На конце направляющих выемок последняя тест-кассета 4 насаживается на пластину заводного механизма 3, состоящего из растянутой пружины «сжатия», двух кулачков и стопора. При нажатии кнопки 1 в рабочей зоне анализатора, специальные пластинки-толкатели, закрепленные к кнопке, вращают кулачки, зафиксированные стопорным механизмом. Тем самым провоцируется резкое сжатие пружины и выстреливание кассеты с ланцетой в палец через отверстие, расположенное в кнопке 1. Вслед за этим действием небольшой электродвигатель, расположенный под заводным механизмом 3, повторно заводит его. После доставки исследуемого вещества в боковое отверстие рабочего пространства и проявки иммунохроматографической полоски, индикаторный сенсор 5 (устройство, предназначенное для снятия показания с иммунохроматографической полоски), состоящее из одного светодиода, выполняющего функции источника света, и нескольких фотодиодов для считываниия данных, берет показания с тест-полоски. Данные передаются на управляющую плату 10, которая через систему подсветки 2 выведет пользователю о результате теста, либо отправит данные на стороннее устройство. Управляющая плата 10 у предназначенна для принятия, передачи данных, вывода результата через систему подсветки 2 пользователю, управления индикаторным сенсором 5 и заводным мотором 6 и контроля состояния аккумулятора 11. Далее пользователю нужно изъять использованную тест-кассету 4 из анализатора, и цикл тестирования можно повторить.

Нажимая на кнопку 1 (фиг. 2), начинают свое вращение кулачки в заводном механизме 3 кассеты 4. Тем самым провоцируется резкое сжатие предварительно растянутой пружины и поднятие (выстреливание) тест-кассеты 4 с иглой в отверстие кнопки 1.

После прокола пальца необходимо либо непосредственно напрямую с пальца, либо с помощью специальной пипетки (Капилляра Панченкова) доставить кровь в отверстие в боковой стенке рабочего пространства (фиг. 6).

Подождав некоторое время, на тест-полоске проявятся индикаторные линии, которые говорят об отрицательном либо положительном результате. Индикаторные линии будут считываться индикаторным сенсором 5 (фиг. 7), состоящим из двух фотодиодов, одного светодиода и зеркала, расположенного под углом (30°) над диодами.

Светодиод служит источником света для фотодиода. Нижний фотодиод считывает реакцию проявления или ее отсутствие на индикаторной линии, информирующей о работоспособности тест-полоски. А верхний о наличии положительного либо отрицательного результата тестирования.

Фотодиоды также способны определять степень проявки (яркости) индикаторной линии иммунохроматографической тест-полоски, тем самым принимая значения ввиде орпеделенного градиента, переводя это в числовые значения.

Далее данные передаются на управляющую плату 10 (фиг. 8), которая, в зависимости от показаний фотодиодов, будет выводить определенный сигнал в систему подсветки 2 (фиг. 9), состоящую из ряда светодиодов. И также выдавать числовые значения тестирования в специальную программу, в которой в зависимости от типа анализа они будут конвертироваться в необходимые единицы измерения для дальнейшего медицинского исследования.

При отсутствии выявленной нижней индикаторной линии на тест-полоске управляющая плата 10 подает сигнал (фиг. 10) в систему подсветки 2 о том, что необходимо включить желтый цвет, который подскажет пользователю о неработоспособности данной тест-полоски. При наличии только нижней окрашенной линии загорается красный цвет, информирующий об отрицательном тесте. И при наличии проявленных обеих линий, то есть при положительном результате теста, загорается зеленый.

При выводе пользователю о результате тестирования управляющая плата 10 подает сигнал в заводной мотор 6. Заводной мотор 6 (фиг. 11) - это миниатюрный электродвигатель с ограниченным углом поворота, предназначенный для растягивания пружины заводного механизма с помощью углеволоконной лески (диаметром 0,5 мм). Заводной мотор 6 расположен на внутренней стенке за заводным механизмом 3.

После проведения тестирования для подготовки анализатора к последующему применению нужно извлечь из устройства использованную тест-кассету 4. Сделать это можно, открыв крышку на задней стороне корпуса и аккуратно вытянув ее оттуда (фиг. 12, 13).

Вслед за извлечением использованной тест-кассеты 4 механизм магазина через плечо-толкатель 8 поднимает ряд кассет 4 (фиг. 14).

Тест-кассеты 4 двигаются по заданной траектории за счет направляющих выемок во внутренней части корпуса и благодаря им же первая сверху кассета 4 насаживается на пластину заводного механизма 3, и цикл тестирования повторяется (фиг. 15).

Источником питания для электрических элементов анализатора является аккумулятор 11, находящийся в съемной части корпуса (зарядном модуле), которая располагается под управляющей платой 10 (фиг. 16).

Зарядный модуль заряжается впомогательным заряжающим устройством.

Тест-кассета 4 имеет специальную форму, обусловленную особенностями конструкции. В качестве материала для кассет 4 следует выбирать легкоплавкие термопластичные полимеры. Для этого подойдет силикон на платиновом катализаторе, так как он имеет хорошую химическую нейтральность и достаточную механическую твердость.

Изготовление тест-кассеты удобнее выполнить литьем в пресс-форму (фиг. 5).

Форма тест-кассеты 4 обусловлена особенностями работы и конструкцией устройства. В верхней передней части кассеты 4 помещена и направлена вверх стальная ланцета для прокола пальца. В верхней задней части расположено под углом прямоугольное отверстие для закрепления иммунохроматографической тест-полоски. По бокам находится ось необходимая для движения по направляющим выемкам корпуса. На переднем торце кассеты 4 расположено специальное отверстие, в которое входит пластина заводного механизма 3 для последующего выстреливания, и которое также позволяет беспрепятственно изъять использованную тест-кассету 4 из устройства. Тест-кассета 4 является одноразовым расходным материалом в работе анализатора.

В тест-кассете 4 используются иммунохроматографические тест-полоски, изготовленные сторонними производителями, тем самым появляется возвожность предоставить пользователю очень широкий ассортимент тест-кассет 4 с разнобразными тест-полосками.

Рекомендуемый способ производства корпуса - печать на 3D принтере. Отталкиваясь от необходимых механических свойств, на выбор имеются следующие материалы: ABS пластик (обладает большим сроком службы, термоустойчив, применяется в промышленных целях) и нейлон (прочный, долговечный и устойчив к трению). Также можно выполнять литьем в пресс-форму. Но в случае с литьем необходимо либо использовать пресс-формы с довольно сложной конструкцией, либо делать корпус из нескольких составных частей.

Защитное кольцо осветительной системы является встроенной частью корпуса и предназначена для пропускания света и защиты осветительной системы. Представляет собой прозрачное кольцо, жестко впаянное с двух торцов в корпус. Для кольца хорошо подойдет, такой материал как литой монолитный поликарбонат (высокопрочный прозрачный материал с повышенной ударостойкостью (часто применяется при производстве пуленепробиваемых конструкций), стойкость к воздействию природных и химических сред, простая обработка)

Таким образом, заявленное изобретение является адаптером со встроенной функцией определения количественного содержания анализируемого вещества, путем снятия и обработки информации с используемых в анализаторе иммунохроматографических тест-полосок. Заявленное техническое решение позволяет без предварительной настройки проводить большое количество циклов тестирований с широким спектром анализов доступных на рынке иммухромататографических тест-полосок. Устройство просто в использовании для человека без специальной подготовки, и задумывается как прибор для индивидуального применения. Заявленное изобретение довольно портативно, имеет цилиндрическую форму как у маркера, малые габариты и способно беспрепятственно помещаться в карман. Предназначено для многократного (от 5 и более раз) использования заранее вложенных кассет с необходимыми типами иммунохроматографических тест-полосок.

Изобретение относится к области медицины и биологии, а именно мобильному портативному электронно-механическому устройству для забора и тестирования крови, и может быть использовано для определения количественного содержания анализируемого вещества физиологической жидкости. Карманный адаптер-анализатор крови включает корпус, на внутренних стенках которого напротив друг друга расположены направляющие выемки, которые необходимы для того, чтобы задать траекторию движения для ряда тест-кассет. Напротив направляющих выемок расположена перегородка, за которой помещен заводной механизм, состоящий из пружины сжатия, стопорной пластины, двух кулачков и пластины фиксации тест-кассет. На внутренней стенке за заводным механизмом размещен заводной мотор для растягивания пружины заводного механизма. Над заводным механизмом размещена рабочая зона анализатора, представляющая собой пустое пространство с двумя отверстиями. Одно отверстие, расположенное снизу, предназначено для выстреливания ланцеты в палец, а второе, на боковой стенке рабочей зоны, - для забора крови. Кроме того, боковая стенка является перегородкой, за которой расположена иммунохроматографическая полоска, закрепленная к тест-кассете. В корпусе размещены индикаторный сенсор для снятия показаний с иммунохроматографической полоски, система подсветки, боковая крышка для замены использованных тест-кассет на новые и съемный модуль, в котором расположен аккумулятор. Над съемным модулем размещена управляющая плата для принятия и передачи данных и для вывода результата снятия показаний с иммунохроматографической полоски через систему подсветки пользователю, для управления индикаторным сенсором и заводным мотором и для контроля состояния аккумулятора. Достигается объединение в одном миниатюрном устройстве системы забора крови, системы снятия, обработки и последующего анализа данных в специальном программном обеспечении и системы постоянной подачи новых, заранее заправленных тест-кассет необходимого типа. 17 ил.

Карманный адаптер-анализатор крови, включающий корпус, на внутренних стенках которого напротив друг друга расположены направляющие выемки, которые необходимы для того, чтобы задать траекторию движения для ряда тест-кассет, напротив направляющих выемок расположена перегородка, за которой помещен заводной механизм, состоящий из пружины сжатия, стопорной пластины, двух кулачков и пластины фиксации тест-кассет, размещенный на внутренней стенке за заводным механизмом заводной мотор для растягивания пружины заводного механизма, над заводным механизмом размещена рабочая зона анализатора, представляющая собой пустое пространство с двумя отверстиями, одно отверстие, расположенное снизу, предназначено для выстреливания ланцеты в палец, а второе, на боковой стенке рабочей зоны, - для забора крови, кроме того, боковая стенка является перегородкой, за которой расположена иммунохроматографическая полоска, закрепленная к тест-кассете, в корпусе размещены индикаторный сенсор для снятия показаний с иммунохроматографической полоски, система подсветки, боковая крышка для замены использованных тест-кассет на новые и съемный модуль, в котором расположен аккумулятор, над съемным модулем размещена управляющая плата для принятия и передачи данных и для вывода результата снятия показаний с иммунохроматографической полоски через систему подсветки пользователю, для управления индикаторным сенсором и заводным мотором и для контроля состояния аккумулятора.