Устройство забора, дозирования и разведения биологической жидкости методом переключения дозирующих магистралей без применения подвижных элементов Российский патент 2023 года по МПК A61B5/151 G01N33/49 

Заявленное изобретение относится к области медицинской техники, а именно к устройствам для проведения анализа состава крови.

Предлагаемое устройство предполагается использовать в устройствах, где существует необходимость разведения первичных жидкостей (в т.ч. биологических, химических) разбавителем (дилюентом, реагентом) в необходимой для дальнейшего использования пропорции: дозирование для создания химических и биологических (биохимических) смесей. В частности, данное устройство будет использоваться в портативном гематологическом экспресс-анализаторе.

Из уровня техники известно устройство для определения объема частиц в жидких средах, раскрытое в документе SU 47009, опубл. 05.05.1975, содержащее центрифугу с электрическим приводом и капиллярные камеры, причем с целью обеспечения непрерывного автоматического процесса исследования и повышения точности определения объема частиц, в нем установлены загрузочный механизм, один или несколько, по числу капиллярных камер, программное и фотоэлектронные устройства, а капиллярные камеры выполнены с возвратным направлением, например, S-образной и j-образной формы.

Из документа US 20080220464 A1, опубл. 11.09.2008 известно устройство забора капиллярной крови, который содержит блочный корпус или картридж, имеющий углубления по меньшей мере на одной из его сторон. Углубления образуют и определяют основные участки приемников и каналов в корпусе, открытых в сторону корпуса, в котором они образованы. Диафрагма расположена по меньшей мере над частями этой стороны для герметизации соответствующих приемников и каналов и для определения одной их стороны. Части диафрагмы, расположенные над сосудами, могут перемещаться относительно плоскости боковой стороны корпуса, вызывая изменение давления внутри сосуда или, в ответ на изменение давления, или изменение в нем объема. Каналы соединяют различные сосуды и клапан, расположенный внутри корпуса, для управления потоком между сосудами.

В качестве ближайшего аналога выбрано устройство забора капиллярной крови. Устройство снабжено: корпусом, образующим отверстие, проходящее вдоль оси; первый путь потока, сообщающийся по текучей среде с источником давления текучей среды; ротор, установленный в отверстии и способный вращаться в обоих направлениях вокруг оси; выступающую секцию, проходящую вдоль оси и имеющую такие размеры, чтобы поддерживать трубку для отбора проб с возможностью вращения соосно с осью и открывать секцию канюли из выступающей части; и съемное крепление, соединяющее пробоотборную трубку с ротором, чтобы привести пробоотборную трубку во вращение концентрично оси и установить гидравлическое сообщение между первым путем потока и полостью пробоотборной трубки (см. US 20210196165 A1, опубл. 01.07.2021).

Недостатками описанных выше устройств является то, что в настоящий момент дозаторах (шприцевых, поворотных) применяется точная механика, шаговые двигатели, управляемые электроникой. Все эти устройства содержат подвижные элементы, что неизбежно ведет к механическому износу и требует периодической замены.

Кроме того, шприцевые и поворотные дозаторы имеют высокую стоимость, поскольку подразумевают прецизионную механическую обработку и трудоемкую сборку.

Техническим результатом заявленного изобретения является упрощение конструкции, исключение поломок, за счет отсутствия подвижных элементов в устройстве забора, дозирования и разведения биологической жидкости.

Технический результат достигается при реализации устройства забора, дозирования и разведения биологической жидкости, содержащего пробозаборный узел, выполненный в виде открытой с обеих сторон трубы переменного по длине сечения, которая состоит из приемной магистрали и вакуумной магистрали, и содержит на приемной магистрали магистраль подачи дюлиента и боковые магистрали отведения, заглушенные запорными элементами, выполненными с возможностью открывания в момент подачи образца биологической жидкости с входной части пробозаборного узла, при этом для подачи образца биологической жидкости, подлежащего разведению, используется вакуумный насос, расположенный с противоположенной стороны вакуумной магистрали, содержащей запорный элемент, выполненный с возможностью закрытия после заполнения внутреннего объема приемной магистрали, при получении сигнала о заполнении внутреннего объема приемной магистрали от датчика положения жидкости, установленного на трубе, с последующим открытием запорных элементов на боковых магистралях отведения, при этом одна из боковых магистралей отведения предназначена для подачи дюлиента, а вторая боковая магистраль отведения предназначена для подачи образца.

Процесс забора и дозирования от момента введения и до момента поступления смеси с разбавителем в камеру предварительного разведения занимает 1-2 секунды.

Конструкция узла забора, дозирования и разведения биологической жидкости представляет собой пробозаборный узел, выполненный в виде открытой с обеих сторон трубы переменного по длине сечения с боковыми отведениями, заглушенными на этапе забора образца запорными элементами - клапанами.

На фиг.1 представлено устройство забора и дозирования образца, которое содержит

1 – капилляр end-to-end с образцом

2 – пробозаборный узел

3 – приемная магистраль

4 –датчик наличия жидкости

5 – вакуумная магистраль

6, 7 – магистрали отведения

8 – магистраль подачи дилюента.

 Образец, подлежащий разведению, подается с входной части пробозаборного узла посредством создания разряжения (вакуума) с противоположенной стороны где расположена вакуумная магистраль 5, заполняет весь внутренний объем. При заполнении внутреннего объема срабатывает датчик наличия жидкости 4, вакуумная магистраль 5 перекрывается электромагнитным клапаном – забор образца с входной части прекращается.

Следующей операцией открываются запорные элементы (клапаны) на боковых магистралях отведения. Через одну из боковых магистралей отведения подается фиксированное датчиком наличия жидкости количество дилюента (разбавителя, реагента), через открытое запорное устройство на второй боковой магистрали отведения фиксированное количество/объем образца (объем образца фиксируется емкостью магистрали от входного отверстия до датчика), находящегося между двумя боковыми магистралями отведения, вместе с фиксированным объемом подаваемого через первую боковую магистраль отведения дюлиента (разбавителя) поступает в камеру предварительного разведения, которая располагается на гидроплате (на чертежах не показана). Разведение одной жидкости в другой составляет соотношение внутреннего (между двумя боковыми магистралями отведения) объема к объему подаваемого через первую боковую магистраль отведения дилюента, например, для WBC 1/400, для RBC 1/40000.

Составными элементами являются пробозаборный узел 2, приемная магистраль 3, боковые магистрали отведения 6, 7 и магистраль подачи дюлиента 8. Элементы герметично соединяются между собой посредством спекания двух поверхностей и оснащаются датчиками наличия жидкостей, которые могут располагаться в середине магистрали и/или в конце. Движение биологической жидкости и дюлиента (разбавителя) внутри устройства обеспечиваются созданием разряжения в полостях или нагнетания давления вакуумным насосом в момент срабатывания датчиков наличия жидкости по командам системы управления, используя информацию с этих датчиков.

Аналоги без применения подвижных элементов не известны. В существующих гематологических анализаторах используются сложные и дорогие дозирующие устройства в виде шприцов, поворотных механизмов и т.п.

Отсутствие подвижных элементов в устройстве забора, дозирования и разведения биологической жидкости значительно упрощает конструкцию, делает возможным создание портативных (миниатюрных) аппаратов, исключает поломки, в разы удешевляет стоимость конструкции гематологического анализатора, а также его эксплуатацию и ремонт.

Пробозаборный узел 2, приемная магистраль 3, боковые магистрали отведения 6, 7 и магистраль подачи дюлиента 8 представляют собой систему трубчатых каналов, проложенных в корпусе устройства. Длины и диаметры каналов подбираются исходя из необходимых соотношений объемов исследуемого образца к объему дилюента (разбавителя). Изначально каналы заполнены атмосферным воздухом.

Исследуемый биологический образец (цельная капиллярная кровь) забирается в капилляр end-to-end 1. Для проведения исследования капилляр помещается в пробозаборный узел 2 устройства забора, дозирования и разведения биологической жидкости. Далее исследуемый образец под действием разряжения, создаваемого вакуумным насосом в вакуумной магистрали 5, попадает в приемную магистраль 3. Датчики наличия жидкости, предназначены для определения наличия и положения жидкости (образца) и могут быть, в частности оптические и/или емкостные, и/или индукционные, расположенные в нескольких местах узла. Клапана, и электронный модуль управления прибора, позволяют определять с помощью сигнала датчиков наличия жидкости положение исследуемого образца в приемной магистрали 3 и управлять длительностью работы вакуумного насоса и моментом начала и окончания подачи дилюента в приемную магистраль 3. Датчики в конце и в середине и там, где жидкость регистрируют в нужном положении в магистрали.

Поскольку объем капилляра (объем образца) и геометрия каналов приемной магистрали 3 и магистрали подачи дилюента 8 известны абсолютно точно, то также точно становится известным общий объем жидкости в дозирующем устройстве.

Дилюент в процессе движения в приемной магистрали 3 и магистралях отведения 6, 7 частично смешивается с исследуемым образцом, а полное смешивания образца и дилюента происходит за пределами приемной магистрали 3 – в камере предварительного разведения, в которую смесь попадает по магистралям отведения 6, 7. Камера разведения находится за пределами описываемого узла, является частью гидроплаты анализатора. В магистрали отведения 6, 7 смесь попадает под действием разряжения через клапаны, расположенные на них. Управление моментом открытия/закрытия клапанов, началом/окончанием работы вакуумного насоса управляет электронный модуль прибора по показаниям датчиков, расположенных в соответствующих частях магистралей.

Процесс забора и дозирования от момента введения капилляра с образцом и до момента поступления смеси с дилюентом в камеру предварительного разведения занимает 1-2 секунды. По завершении циклограммы работы анализатора все магистрали заборно-дозирующего узла очищаются промывающим раствором и высушиваются воздухом. После чего анализатор готов к новому исследованию или консервации.

Заявленное изобретение относится к области медицинской техники, а именно к устройствам для проведения анализа состава крови. Устройство забора, дозирования и разведения биологической жидкости содержит камеру предварительного разведения и пробозаборный узел, выполненный в виде открытой с обеих сторон трубы переменного по длине сечения, которая состоит из приемной магистрали и вакуумной магистрали и содержит на приемной магистрали боковые магистрали: одну магистраль подачи дюлиента и две магистрали отведения, заглушенные запорными элементами, выполненными с возможностью открывания в момент подачи образца биологической жидкости с входной части пробозаборного узла, при этом для подачи образца биологической жидкости, подлежащего разведению, используется вакуумный насос, расположенный с противоположенной стороны вакуумной магистрали, содержащей запорный элемент, выполненный с возможностью закрытия после заполнения внутреннего объема приемной магистрали, при получении сигнала о заполнении внутреннего объема приемной магистрали от по меньшей мере одного датчика положения жидкости, установленного на трубе, с последующим открытием запорных элементов на боковых магистралях и подачей частично смешенного с дюлиентом образца в камеру предварительного разведения. Техническим результатом заявленного изобретения является упрощение конструкции, исключение поломок за счет отсутствия подвижных элементов в устройстве забора, дозирования и разведения биологической жидкости. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство забора, дозирования и разведения биологической жидкости, содержащее камеру предварительного разведения и пробозаборный узел, выполненный в виде открытой с обеих сторон трубы переменного по длине сечения, которая состоит из приемной магистрали и вакуумной магистрали и содержит на приемной магистрали боковые магистрали: одну магистраль подачи дюлиента и две магистрали отведения, заглушенные запорными элементами, выполненными с возможностью открывания в момент подачи образца биологической жидкости с входной части пробозаборного узла, при этом для подачи образца биологической жидкости, подлежащего разведению, используется вакуумный насос, расположенный с противоположенной стороны вакуумной магистрали, содержащей запорный элемент, выполненный с возможностью закрытия после заполнения внутреннего объема приемной магистрали, при получении сигнала о заполнении внутреннего объема приемной магистрали от по меньшей мере одного датчика положения жидкости, установленного на трубе, с последующим открытием запорных элементов на боковых магистралях и подачей частично смешенного с дюлиентом образца в камеру предварительного разведения.

2. Устройство забора, дозирования и разведения биологической жидкости по п. 1, отличающееся тем, что процесс забора и дозирования от момента введения и до момента поступления смеси образца с дюлиентом в камеру предварительного разведения занимает 1-2 секунды.

3. Устройство забора, дозирования и разведения биологической жидкости по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно содержит электронный модуль, который по показаниям по меньшей мере одного датчика положения жидкости управляет моментом открытия/закрытия запорных элементов в виде клапанов, расположенных на боковых магистралях, и началом/окончанием работы вакуумного насоса.