RU133941U1 - DEVICE FOR MONITORING THE HEMODIALYSIS PROCESS - Google Patents

DEVICE FOR MONITORING THE HEMODIALYSIS PROCESS Download PDF

Info

Publication number
RU133941U1
RU133941U1 RU2013119893/15U RU2013119893U RU133941U1 RU 133941 U1 RU133941 U1 RU 133941U1 RU 2013119893/15 U RU2013119893/15 U RU 2013119893/15U RU 2013119893 U RU2013119893 U RU 2013119893U RU 133941 U1 RU133941 U1 RU 133941U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
monitoring
dialysate
absorption
hemodialysis
Prior art date
Application number
RU2013119893/15U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Михайлович Василевский
Георгий Асадович Коноплев
Оксана Сергеевна Степанова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)"
Priority to RU2013119893/15U priority Critical patent/RU133941U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU133941U1 publication Critical patent/RU133941U1/en

Links

Images

Landscapes

  • External Artificial Organs (AREA)

Abstract

Устройство мониторинга процесса гемодиализа, содержащее установленные последовательно источники излучения, максимумы спектра излучения которых расположены на длинах волн 265 нм и 290 нм соответственно, оптическую систему формирования пучка, проточную кювету, приемник оптического излучения и блок обработки сигналов с интерфейсом, отличающееся тем, что введен дополнительный источник излучения, максимум спектра излучения которого расположен в области длин 450-550 нм, а в качестве приемника излучения использован один фотоприемник, область спектральной чувствительности которого перекрывает спектры излучения используемых источников излучения.A device for monitoring the hemodialysis process, containing sequentially installed radiation sources, the maximums of the emission spectrum of which are located at wavelengths of 265 nm and 290 nm, respectively, an optical beam-forming system, a flow cell, an optical radiation receiver and a signal processing unit with an interface, characterized in that an additional radiation source, the maximum of the radiation spectrum of which is located in the region of lengths 450-550 nm, and one photodetector is used as the radiation detector, the region of ktralnoy sensitivity which overlaps the emission spectra of light sources used.

Description

Полезная модель относится к области оптики, а именно к исследованию и анализу жидких биологических сред с помощью спектрофотометрических методов и может быть использована для определения концентрации мочевой кислоты в биологических жидкостях, например, пробах отработанного диализата в процессе гемодиализа в режиме реального времени.The utility model relates to the field of optics, namely to the study and analysis of liquid biological media using spectrophotometric methods and can be used to determine the concentration of uric acid in biological fluids, for example, samples of spent dialysate during hemodialysis in real time.

Гемодиализная терапия - основной способ поддержания жизни больных, страдающих хронической почечной недостаточностью. Кровеносная система пациента подключается к аппарату «Искусственная почка», и в течение 3… 5 часов из крови через полупроницаемую мембрану удаляются низкомолекулярные уремические токсины -мочевина, креатинин, мочевая кислота и другие компоненты. Проблема мониторинга по параметрам адекватности процесса гемодиализа до настоящего времени не решена, хотя предложено несколько подходов, применение которых связано с использованием расходных материалов и дорогостоящей аппаратуры, стоимость которой соизмерима со стоимостью гемодиализных аппаратов.Hemodialysis therapy is the main way to maintain the life of patients suffering from chronic renal failure. The patient’s circulatory system is connected to the “Artificial kidney” apparatus, and within 3 ... 5 hours low molecular weight uremic toxins - urea, creatinine, uric acid and other components are removed from the blood through a semipermeable membrane. The problem of monitoring the adequacy of the hemodialysis process has not yet been solved, although several approaches have been proposed, the use of which involves the use of consumables and expensive equipment, the cost of which is comparable to the cost of hemodialysis machines.

Известно несколько устройств для определения содержания продуктов метаболизма в диализной жидкости в процессе диализного лечения, основанных на спектрофотометрическом методе.Several devices are known for determining the content of metabolic products in dialysis fluid during dialysis treatment, based on a spectrophotometric method.

Известно устройство для мониторинга процесса гемодиализа (WO 99/62574, 09.12.1999), состоящее из источника света, оптической системы формирования и передачи светового пучка, проточной кюветы, подсоединенной к выходной магистрали аппарата «Искусственная почка», фотодетектора и компьютера, оснащенного дисплеем и принтером. Принцип действия основан на измерении спектрального пропускания диализата в проточной кювете в выходной магистрали аппарата «Искусственная почка» в ультрафиолетовой (УФ) области спектра, например, на длине волны 280 нм, с заданным интервалом времени, построении графика, отражающего изменение показателя поглощения диализата в ходе сеанса гемодиализа в относительных единицах. Показатель УФ-абсорбции на длине волны 280 нм имеет прямую корреляционную зависимость с концентрацией мочевины и креатинина в пробах отработанного диализата.A device for monitoring the hemodialysis process (WO 99/62574, 12/09/1999), consisting of a light source, an optical system for generating and transmitting a light beam, a flow cell connected to the output line of the artificial kidney apparatus, a photodetector and a computer equipped with a display and a printer. The principle of operation is based on measuring the spectral transmittance of dialysate in a flow cell in the output line of the artificial kidney apparatus in the ultraviolet (UV) region of the spectrum, for example, at a wavelength of 280 nm, with a specified time interval, plotting the graph reflecting the change in the dialysate absorption rate during hemodialysis session in relative units. The UV absorbance at a wavelength of 280 nm has a direct correlation with the concentration of urea and creatinine in spent dialysate samples.

К недостаткам такого устройства мониторинга можно отнести невозможность определения концентрации отдельных компонентов пробы, так как для этого необходима дополнительная информация и уточненная методика анализа и обработки спектральных данных.The disadvantages of such a monitoring device include the impossibility of determining the concentration of individual components of the sample, since this requires additional information and an updated methodology for the analysis and processing of spectral data.

Известно устройство для мониторинга жидкой биологической среды, например компонентов диализной жидкости в процессе гемодиализа (RU, Патент №2161791, 10.01.2001), содержащее установленные последовательно источник излучения, оптическую систему формирования пучка, проточную кювету с протекающей через нее исследуемой жидкостью, приемник оптического излучения (спектрометр) и блок обработки сигналов с интерфейсом. Принцип действия основан на формировании светового пучка источника сплошного спектра в контролируемой зоне жидкой биологической среды, разложении прошедшего излучения в спектр, и заключается в том, что перед началом мониторинга пропускают поток светового излучения через кювету с растворами исследуемых компонентов известной концентрации, разлагают прошедшее излучение в спектр и определяют участок спектра, включающий все полосы поглощения исследуемых компонент, затем в этом участке определяют изменение характеристик поглощения и вычисляют спектральные коэффициенты корреляции динамики поглощения для каждого исследуемого компонента, потом пропускают световой поток через кювету с протекающей через нее жидкой биологической среды, а затем по спектральным коэффициентам корреляции динамики поглощения исследуемых компонентов рассчитывают концентрацию исследуемых компонентов.A device is known for monitoring a liquid biological medium, for example, components of a dialysis fluid during hemodialysis (RU, Patent No. 2161791, January 10, 2001), comprising a radiation source installed in series, an optical beam forming system, a flow cell with a test fluid flowing through it, an optical radiation receiver (spectrometer) and signal processing unit with interface. The principle of operation is based on the formation of a light beam from a source of a continuous spectrum in a controlled area of a liquid biological medium, decomposition of the transmitted radiation into a spectrum, and consists in the fact that before starting monitoring, a stream of light radiation is passed through a cuvette with solutions of the studied components of known concentration, and the transmitted radiation is decomposed into a spectrum and determine the portion of the spectrum, including all absorption bands of the studied components, then in this section, determine the change in the absorption characteristics islyayut spectral absorption dynamics of the correlation coefficients for each component of the test, then the light flux passed through the cell with the liquid flowing therethrough biological medium, and then the correlation coefficients from the spectral components of the absorption study investigated the dynamics of the concentration of the components.

К недостаткам устройства можно отнести необходимость использования сложного и дорогостоящего спектрального оборудования.The disadvantages of the device include the need to use complex and expensive spectral equipment.

Известно устройство для мониторинга процесса гемодиализа (RU, Патент №121373, 20.10.2012), состоящее из 2-х источников излучения, максимумы спектра излучения которых расположены на длинах волн 265 нм и 290 нм соответственно, оптической системы формирования пучка, проточной кюветы, подсоединенной к выходной магистрали аппарата «Искусственная почка», приемника оптического излучения и блока обработки сигналов с интерфейсом. Непосредственно перед началом сеанса гемодиализа, когда в выходной магистрали протекает чистый диализат, не содержащий контролируемых в процессе мониторинга компонентов и являющийся эталоном сравнения, устанавливают начальный режим работы устройства и измеряют опорные сигналы на выходе фотоприемников, соответствующие 100% пропусканию. Принцип действия основан на измерении спектрального пропускания диализата в проточной кювете в выходной магистрали аппарата «Искусственная почка» на двух длинах волн 265 нм и 290 нм. Расчет концентрации мочевой кислоты в диализной жидкости по пропусканию на двух длинах волн основан на законе Бугера-Ламберта-Бера и принципе аддитивности для бинарной среды.A device is known for monitoring the hemodialysis process (RU, Patent No. 121373, 10.20.2012), consisting of 2 radiation sources, the maximums of the emission spectrum of which are located at wavelengths of 265 nm and 290 nm, respectively, of an optical system for beam formation, a flow cell connected to the output line of the Artificial Kidney apparatus, an optical radiation receiver, and a signal processing unit with an interface. Immediately before the start of the hemodialysis session, when a clean dialysate flows in the output line and does not contain components that are monitored during the monitoring process and is a reference standard, the initial operation mode of the device is established and reference signals at the output of photodetectors corresponding to 100% transmission are measured. The principle of operation is based on measuring the spectral transmittance of dialysate in a flow cell in the output line of the artificial kidney apparatus at two wavelengths of 265 nm and 290 nm. The calculation of the concentration of uric acid in dialysis fluid by transmittance at two wavelengths is based on the Bouguer-Lambert-Beer law and the additivity principle for a binary medium.

К недостаткам такого устройства мониторинга можно отнести невозможность регистрации опорных сигналов пропускания излучения во время проведения процедуры гемодиализа. Вследствие чего не учитывается погрешность измерений, связанная с возможным изменением свойств чистого диализата (растворителя исследуемой пробы) в ходе процесса гемодиализа. Кроме того, необходимость регистрации опорных сигналов пропускания излучения через эталонный раствор до подключения пациента к аппарату «Искусственная почка» исключает применение устройства мониторинга процесса гемодиализа после начала процедуры.The disadvantages of such a monitoring device include the inability to register reference radiation transmission signals during the hemodialysis procedure. As a result, the measurement error associated with a possible change in the properties of pure dialysate (the solvent of the test sample) during the hemodialysis process is not taken into account. In addition, the need to register reference signals for transmitting radiation through a standard solution before connecting the patient to the "Artificial kidney" apparatus eliminates the use of a device for monitoring the hemodialysis process after the start of the procedure.

Рассмотренное устройство является наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемой полезной модели.The considered device is the closest in combination of essential features to the proposed utility model.

Технической задачей, решаемой полезной моделью, является создание простого прибора для мониторинга процесса гемодиализа по измерению концентрации мочевой кислоты в оттекающем диализате, способным работать в условиях изменения свойств чистого диализата; применение устройства мониторинга процесса гемодиализа возможно с любого момента времени процедуры.The technical problem solved by the utility model is the creation of a simple device for monitoring the hemodialysis process by measuring the concentration of uric acid in the flowing dialysate, capable of working under conditions of changing properties of pure dialysate; the use of a device for monitoring the hemodialysis process is possible from any point in time of the procedure.

Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемое устройство так же, как и известное, содержит установленные последовательно источники излучения, оптическую систему формирования пучка, проточную кювету, приемник оптического излучения и блок обработки сигналов с интерфейсом, отличающееся тем, что введен дополнительный источник излучения, максимум спектра излучения которого расположен в области длин 450-550 нм, а в качестве приемника излучения использован один фотоприемник, область спектральной чувствительности которого перекрывает спектры излучения используемых источников излучения.The problem is solved due to the fact that the proposed device, as well as the known one, contains sequentially installed radiation sources, an optical beam forming system, a flow cell, an optical radiation receiver and a signal processing unit with an interface, characterized in that an additional radiation source is introduced, the maximum of the emission spectrum of which is located in the region of lengths 450-550 nm, and one photodetector is used as the radiation detector, the spectral sensitivity region of which is crossed Vaeth emission spectra of light sources used.

Техническим результатом является уменьшение погрешности измерений и расширение условий применения устройства мониторинга процесса гемодиализа.The technical result is to reduce the measurement error and expand the conditions of use of the device for monitoring the hemodialysis process.

Полезная модель поясняется чертежами, на фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - спектры пропускания чистого диализата и проб отработанного диализата, отнесенных к разным типам предложенной классификации в области длин волн 190…550 нм, на фиг.3 - спектр поглощения одной из проб отработанного диализата, спектры поглощения мочевой кислоты, псевдокомпонента Nk, их сумма.The utility model is illustrated by drawings, in Fig. 1 shows a block diagram of the proposed device, in Fig. 2 - transmission spectra of pure dialysate and spent dialysate samples, assigned to different types of the proposed classification in the wavelength region of 190 ... 550 nm, in Fig. 3 - spectrum absorption of one of the samples of spent dialysate, absorption spectra of uric acid, pseudocomponent Nk, their sum.

Изучение особенностей формы спектров поглощения проб диализата около 300 пациентов позволило предложить классификацию спектров по информативным признакам в области 260…290 нм (фиг.2): к группе А отнесены спектры поглощения, форма которых в данной области, описывается функцией dk/dλ>0 с максимумом в области 290 нм; к группе В - спектры, для которых характерна зависимость типа dk/dλ≈0 без явно выраженного максимума; к группе С - спектры, форма которых имеет спадающий участок в указанной области, при котором dk/dλ<0.The study of the features of the shape of the absorption spectra of dialysate samples of about 300 patients made it possible to propose a classification of spectra according to informative features in the range 260 ... 290 nm (Fig. 2): absorption spectra, the shape of which in this area, are described by the function dk / dλ> 0 s maximum in the region of 290 nm; to group B, spectra for which a dependence of the type dk / dλ≈0 is characteristic without an explicit maximum; to group C - spectra, the shape of which has a falling section in the indicated region, at which dk / dλ <0.

Состав диализной жидкости сложен и содержит большое количество компонентов с различными комбинациями концентраций. Анализ формы спектрального поглощения проб отработанного диализата в области 260…350 нм показал, что в этой области поглощение диализата определяется поглощением только двух компонентов (фиг.3): мочевой кислоты и условно названного псевдокомпонента Nk. Последний представляет собой совокупность нескольких компонентов, в число которых входят триптофан, гиппуровая кислота, псевдоуридин, аденозин и ряд других, в том числе неидентифициорованных, компонентов. Концентрация этих компонентов невелика, их комбинация, определяет индивидуальность и форму спектрального поглощения диализата. Экспериментальным путем был получен УФ спектр поглощения псевдокомпонента Nk. Разнообразие формы спектров пациентов может характеризоваться вариацией количества псевдокомпонента Nk в диализате.The composition of the dialysis fluid is complex and contains a large number of components with various combinations of concentrations. An analysis of the spectral absorption shape of the spent dialysate samples in the range 260 ... 350 nm showed that in this region the dialysate absorption is determined by the absorption of only two components (Fig. 3): uric acid and the conditionally named pseudocomponent Nk. The latter is a combination of several components, which include tryptophan, hippuric acid, pseudouridine, adenosine, and a number of other, including unidentified, components. The concentration of these components is low, their combination determines the individuality and form of the spectral absorption of dialysate. The UV absorption spectrum of the pseudo-component Nk was obtained experimentally. The diversity in the shape of the spectra of patients can be characterized by a variation in the amount of the pseudocomponent Nk in the dialysate.

Таким образом, для определения концентрации мочевой кислоты в диализате следует ограничить спектральную область диапазоном 260…350 нм и учесть вклад в поглощение диализата псевдокомпонента в этой области. Это обстоятельство существенно упрощает требования к спектральной аппаратуре - определение двух компонент в бинарной смеси, для чего необходимо измерить спектральное пропускание среды на двух длинах волн (λ1=265 нм и λ2=290 нм).Thus, to determine the concentration of uric acid in the dialysate, it is necessary to limit the spectral region to a range of 260 ... 350 nm and take into account the contribution to the absorption of the dialysate of the pseudo-component in this region. This circumstance greatly simplifies the requirements for spectral equipment — the determination of two components in a binary mixture, for which it is necessary to measure the spectral transmission of the medium at two wavelengths (λ 1 = 265 nm and λ 2 = 290 nm).

Измерение спектрального пропускания на третьей длине волны в диапазоне 450-550 нм позволяет регистрировать опорный сигнал во время проведения процедуры гемодиализа. При использовании в качестве эталона сравнения проб чистого диализата для измерения спектральных коэффициентов пропускания необходимо фиксировать опорный сигнал перед началом процедуры гемодиализа. Учитывая, что в диапазоне длин волн 450-550 нм (λ3) коэффициенты пропускания проб как чистого (фиг.2), так и отработанного диализата соответствуют 100%, появляется возможность регистрировать опорный сигнал в указанном диапазоне во время проведения процедуры гемодиализа. Введение третьего светодиода позволяет уменьшить погрешность измерений, связанную с возможным изменением свойств чистого диализата (растворителя исследуемой пробы) в ходе процесса гемодиализа. Кроме того, необходимость регистрации опорных сигналов пропускания излучения через эталонный раствор до подключения пациента к аппарату «Искусственная почка» исключает применение устройства мониторинга процесса гемодиализа после начала процедуры. Применение предлагаемого устройства мониторинга процесса гемодиализа возможно с любого момента времени процедурыMeasurement of spectral transmittance at a third wavelength in the range of 450-550 nm allows you to record a reference signal during the hemodialysis procedure. When using pure dialysate as a reference for comparing the spectral transmittance, it is necessary to fix the reference signal before starting the hemodialysis procedure. Given that in the wavelength range of 450-550 nm (λ 3 ), the transmission coefficients of the samples of both pure (Fig. 2) and spent dialysate correspond to 100%, it becomes possible to register a reference signal in the specified range during the hemodialysis procedure. The introduction of the third LED allows to reduce the measurement error associated with a possible change in the properties of pure dialysate (solvent of the test sample) during the hemodialysis process. In addition, the need to register reference signals for transmitting radiation through a standard solution before connecting the patient to the "Artificial kidney" apparatus eliminates the use of a device for monitoring the hemodialysis process after the start of the procedure. The use of the proposed device for monitoring the hemodialysis process is possible from any time during the procedure

Устройство мониторинга процесса гемодиализа содержит (фиг.1) последовательно установленные источник излучения 1, включающий три светодиода с максимумами спектра излучения на длинах волн 265 нм, 290 нм и 550 нм соответственно; оптическую систему формирования пучков 2; проточную кварцевую кювету 3, подключенную к диализной магистрали аппарата «Искусственная почка» с протекающей через нее диализной жидкостью; приемник оптического излучения 4, включающий фотоприемник для регистрации излучения светодиодов, прошедшего через кювету с диализатом; блок обработки сигналов с интерфейсом 5 и компьютер 6, оснащенный специализированным программным обеспечением.A device for monitoring the hemodialysis process contains (Fig. 1) a sequentially installed radiation source 1, including three LEDs with maxima of the radiation spectrum at wavelengths of 265 nm, 290 nm and 550 nm, respectively; optical system for forming beams 2; a flowing quartz cell 3 connected to the dialysis line of the “Artificial kidney” apparatus with a dialysis fluid flowing through it; an optical radiation receiver 4, including a photodetector for detecting the radiation of the LEDs passing through the dialysate cell; signal processing unit with interface 5 and computer 6, equipped with specialized software.

Расчет концентрации мочевой кислоты в диализной жидкости по пропусканию на двух длинах волн основан на законе Бугера-Ламберта-Бера и принципе аддитивности, согласно которым для смеси из двух невзаимодействующих компонентов спектральный показатель поглощения kd(λ) слоя среды единичной толщины на длинах волн λ1 и λ2, может быть записан, какThe calculation of the concentration of uric acid in the dialysis fluid by transmittance at two wavelengths is based on the Bouguer-Lambert-Behr law and the principle of additivity, according to which for a mixture of two non-interacting components the spectral absorption coefficient k d (λ) of a medium layer of unit thickness at wavelengths λ 1 and λ 2 can be written as

Figure 00000002
Figure 00000002

где:

Figure 00000003
,
Figure 00000004
- спектральное поглощение диализной жидкости (исследуемой среды) на выбранных длинах волн;Where:
Figure 00000003
,
Figure 00000004
- spectral absorption of dialysis fluid (test medium) at selected wavelengths;

Figure 00000005
,
Figure 00000006
- спектральное поглощение мочевой кислоты на длинах волн λ1 и λ2 соответственно;
Figure 00000005
,
Figure 00000006
- spectral absorption of uric acid at wavelengths λ 1 and λ 2, respectively;

Figure 00000007
,
Figure 00000008
- спектральное поглощение компонента Nk на длинах волн λ1 и λ2 соответственно;
Figure 00000007
,
Figure 00000008
- spectral absorption of the component Nk at wavelengths λ1 and λ2, respectively;

Figure 00000009
,
Figure 00000010
- спектральные удельные коэффициенты поглощения мочевой кислоты на длинах волн λ1 и λ2;
Figure 00000009
,
Figure 00000010
- spectral specific absorption coefficients of uric acid at wavelengths λ 1 and λ 2 ;

Figure 00000011
,
Figure 00000012
- спектральные удельные коэффициенты поглощения компонента Nk на длинах волн λ1 и λ2;
Figure 00000011
,
Figure 00000012
- spectral specific absorption coefficients of the component Nk at wavelengths λ 1 and λ 2 ;

C1 - концентрация мочевой кислоты в диализной жидкости; С2 - концентрация компонента Nk в диализной жидкости;C 1 is the concentration of uric acid in the dialysis fluid; C 2 is the concentration of the Nk component in the dialysis fluid;

Тλ1, Тλ1 - измеренное спектральное пропускание диализной жидкости на выбранных длинах волн; спектральный коэффициент пропускания объекта вычисляется, как отношение потоков

Figure 00000013
, где Iλ - интенсивность излучения на выбранной длине волны (λ1 или λ2), прошедшего через исследуемый объект;
Figure 00000014
- интенсивность излучения опорного сигнала на длине волны λ3, прошедшего через исследуемый объект. λ3 расположена в диапазоне длин волн, где интенсивность прошедшего излучения пробчистого и отработанного диализата одинакова.T λ1 , T λ1 - measured spectral transmittance of dialysis fluid at selected wavelengths; the spectral transmittance of the object is calculated as the ratio of the flows
Figure 00000013
where I λ is the radiation intensity at the selected wavelength (λ 1 or λ 2 ) that passed through the object under study;
Figure 00000014
- the radiation intensity of the reference signal at a wavelength of λ 3 passed through the studied object. λ 3 is located in the wavelength range, where the intensity of the transmitted radiation from the cured and spent dialysate is the same.

Figure 00000015
Figure 00000015

Устройство обеспечивает автоматизированное измерение коэффициентов пропускания диализной жидкости в диализной магистрали аппарата «Искусственная почка» на длинах волн 265 нм, 290 нм и 550 нм в заданные моменты времени, расчет концентрации мочевой кислоты и псевдокомпонента Nk, построение временных зависимостей концентрации мочевой кислоты в диализной жидкости по ходу сеанса и количества мочевой кислоты, выведенной из организма больного, с момента начала сеанса, вывод результатов мониторинга на экран компьютера и их сохранение в виде файла. Измерение спектрального пропускания на третьей длине волны в 550 нм позволяет регистрировать опорный сигнал во время проведения процедуры гемодиализа.The device provides automated measurement of transmission coefficients of dialysis fluid in the dialysis line of the artificial kidney apparatus at wavelengths of 265 nm, 290 nm and 550 nm at specified time points, calculation of the concentration of uric acid and pseudo-component Nk, construction of time dependences of the concentration of uric acid in dialysis fluid by the course of the session and the amount of uric acid excreted from the patient’s body, from the moment the session began, the monitoring results are displayed on a computer screen and saved as a file . Measurement of spectral transmittance at a third wavelength of 550 nm allows you to record the reference signal during the hemodialysis procedure.

Устройство работает следующим образом. Излучение светодиодов 1 с помощью системы формирования пучков 2 направляют на выделенную зону кварцевой проточной кюветы 3, подключенной к диализной магистрали аппарата «Искусственная почка» и фокусируют прошедшее через кювету с диализной жидкостью излучение на фотоприемник 4. Блок обработки сигналов с интерфейсом 5 состоит из модуля регистрации электрических сигналов с выхода каждого канала фотоприемника с последующим усилением и преобразованием в цифровой код. Кроме того, в блоке обработки сигналов с интерфейсом 5 предусмотрены установка режима регистрации, управление работой источников излучения с помощью питания источников, расчет коэффициентов пропускания диализата на аналитических длинах волн, сохранение данных во внутреннем буфере, формирование и передача данных к компьютеру 6.The device operates as follows. The radiation of the LEDs 1 using the beam forming system 2 is directed to the selected area of the quartz flow cell 3 connected to the dialysis line of the artificial kidney apparatus and the radiation transmitted through the cell with dialysis fluid is focused on the photodetector 4. The signal processing unit with interface 5 consists of a registration module electrical signals from the output of each channel of the photodetector, followed by amplification and conversion to a digital code. In addition, the signal processing unit with interface 5 provides for setting the registration mode, controlling the operation of radiation sources using power sources, calculating the transmittance of dialysate at analytical wavelengths, storing data in an internal buffer, generating and transmitting data to computer 6.

После подключения пациента к аппарату «Искусственная почка» по сигналу таймера, через равные промежутки времени производится регистрация сигналов на выходе фотоприемника, и для каждого канала (на длине волны 265 нм, 290 нм и в 550 нм) рассчитывается коэффициент пропускания излучения, прошедшего через кювету в данный момент времени. Полученные данные обрабатываются, и по предложенному методу рассчитывается концентрация мочевой кислоты и количество мочевой кислоты, выведенной из организма больного. Полученные данные сохраняются во внутреннем буфере, и по запросу передаются в компьютер 6.After connecting the patient to the “Artificial Kidney” device using a timer signal, at equal intervals of time, signals are recorded at the output of the photodetector, and for each channel (at a wavelength of 265 nm, 290 nm and 550 nm), the transmittance of radiation transmitted through the cell is calculated at a given time. The data obtained are processed, and according to the proposed method, the concentration of uric acid and the amount of uric acid excreted from the patient's body are calculated. The received data is stored in an internal buffer, and, upon request, transferred to computer 6.

Установка режима мониторинга (длительность процесса, периодичность измерений) и параметров расчета (удельные коэффициенты поглощения компонентов, сухой вес больного, скорость потока диализата, шифр больного), расчет концентрации контролируемых компонентов в диализной жидкости, построение графиков зависимости концентрации и общего количества выведенной из организма больного мочевой кислоты от времени, сохранение результатов мониторинга реализуются с помощью специализированного программного обеспечения, выполняемого в компьютере 6.Setting the monitoring mode (duration of the process, the frequency of measurements) and calculation parameters (specific absorption coefficients of the components, dry weight of the patient, dialysate flow rate, patient code), calculation of the concentration of the controlled components in the dialysis fluid, plotting the concentration and the total amount excreted from the patient’s body uric acid from time to time, saving monitoring results are implemented using specialized software running on computer 6.

Следует отметить, что при спектральном исследовании проб отработанного диализата разных типов ранее предложенной классификации на уровень поглощения диализата в полосе поглощения мочевой кислоты оказывает влияние концентрация компонента в диализной жидкости. Это обстоятельство доказывает, что определение концентрации мочевой кислоты классическим методом по уровню поглощения диализной жидкости на одной длине волны (в области максимума поглощения) неизбежно приводит к искажению результатов.It should be noted that in the spectral study of samples of spent dialysate of various types of the previously proposed classification, the concentration of the component in the dialysis fluid affects the dialysate absorption level in the uric acid absorption band. This circumstance proves that the determination of the concentration of uric acid by the classical method from the level of absorption of the dialysis fluid at one wavelength (in the region of the absorption maximum) inevitably leads to a distortion of the results.

Для учета вклада псевдокомпонента Nk в спектральное поглощение диализата и повышения точности определения концентрации мочевой кислоты необходимо проводить измерения как минимум в двух спектральных областях - области максимума поглощения мочевой кислоты 280…300 нм и в области минимума полос поглощения 250…270 нм.In order to take into account the contribution of the pseudo-component Nk to the spectral absorption of dialysate and to increase the accuracy of determining the concentration of uric acid, it is necessary to measure at least two spectral regions - the region of maximum absorption of uric acid 280 ... 300 nm and the minimum absorption bands 250 ... 270 nm.

В каждой из указанных областей необходимо выделить узкий спектральный участок, например, 265 нм и 290 нм, выбрать светодиоды, излучающие в этих областях, и измерить спектральное пропускание диализата.In each of these areas, it is necessary to select a narrow spectral region, for example, 265 nm and 290 nm, select the LEDs emitting in these areas, and measure the spectral transmittance of the dialysate.

Светодиоды, примененные в заявляемом устройстве, излучают на длинах волн 290 нм и 265 нм и 550 нм, использование последнего позволяет регистрировать опорный сигнал во время проведения процедуры гемодиализа. Кварцевая проточная кювета при оптической толщине 5 мм хорошо согласуется с размерами выходных диализных магистралей аппарата «Искусственная почка» и скоростью потока диализата. Устройство не требует дополнительных источников питания (полупроводниковые светодиоды питаются от ЭВМ через USB-порт, через который организуется обмен данными).The LEDs used in the inventive device emit at wavelengths of 290 nm and 265 nm and 550 nm, the use of the latter allows you to register a reference signal during the hemodialysis procedure. A quartz flow cell with an optical thickness of 5 mm is in good agreement with the sizes of the output dialysis lines of the Artificial Kidney apparatus and the dialysate flow rate. The device does not require additional power sources (semiconductor LEDs are powered by a computer via a USB port through which data exchange is organized).

Применение предлагаемого устройства для определения концентрации мочевой кислоты в диализной жидкости в выходной магистрали аппарата «Искусственная почка» позволяет уменьшить погрешность измерений в условиях изменения свойств чистого диализата. Использование устройства мониторинга возможно с любого момента времени процедуры гемодиализа.The use of the proposed device for determining the concentration of uric acid in dialysis fluid in the output line of the apparatus "Artificial kidney" allows to reduce the measurement error under conditions of changing properties of pure dialysate. The use of a monitoring device is possible from any time during the hemodialysis procedure.

Пример. Применение полезной модели для определения концентрации мочевой кислоты в диализной жидкости в процессе сеанса гемодиализа.Example. The use of a utility model for determining the concentration of uric acid in dialysis fluid during a hemodialysis session.

Заявляемое устройство было применено для определения концентрации мочевой кислоты в диализной жидкости выходной магистрали аппарата «Искусственная почка» в ходе одного из сеансов гемодиализа. Одновременно были взяты пробы для спектральных измерений. В каждой пробе параллельно определялась концентрация мочевой кислоты стандартным биохимическим методом. В табл.1 сопоставлены результаты расчета концентрации мочевой кислоты в диализной жидкости по предлагаемому устройству и данные биохимического анализа.The inventive device was used to determine the concentration of uric acid in the dialysis fluid of the output line of the apparatus "Artificial kidney" during one of the hemodialysis sessions. At the same time, samples were taken for spectral measurements. In each sample, the concentration of uric acid was determined in parallel with the standard biochemical method. Table 1 compares the results of calculating the concentration of uric acid in dialysis fluid according to the proposed device and the data of biochemical analysis.

Таблица 1. Сопоставление результатов расчета концентрации мочевой кислоты в диализной жидкости по величине спектрального поглощения с результатами биохимического анализаTable 1. Comparison of the results of calculating the concentration of uric acid in dialysis fluid by the magnitude of the spectral absorption with the results of biochemical analysis

t, минt min СAcUr, мкмоль/л предложенное устройствоWith AcUr , μmol / L, the proposed device СAcUr, мкмоль/л биохимический анализWith AcUr , µmol / L biochemical analysis 15fifteen 146146 140140 30thirty 128128 120120 6060 103103 100one hundred 9090 8686 8080 120120 7272 7070 150150 6161 6060 180180 5454 50fifty 210210 4444 4040

Расхождение результатов расчета концентрации мочевой кислоты по предлагаемому устройству с данными биохимических исследований не превосходит 10%.The discrepancy between the results of calculating the concentration of uric acid according to the proposed device with the data of biochemical studies does not exceed 10%.

Claims (1)

Устройство мониторинга процесса гемодиализа, содержащее установленные последовательно источники излучения, максимумы спектра излучения которых расположены на длинах волн 265 нм и 290 нм соответственно, оптическую систему формирования пучка, проточную кювету, приемник оптического излучения и блок обработки сигналов с интерфейсом, отличающееся тем, что введен дополнительный источник излучения, максимум спектра излучения которого расположен в области длин 450-550 нм, а в качестве приемника излучения использован один фотоприемник, область спектральной чувствительности которого перекрывает спектры излучения используемых источников излучения.
Figure 00000001
A device for monitoring the hemodialysis process, containing sequentially installed radiation sources, the maximums of the emission spectrum of which are located at wavelengths of 265 nm and 290 nm, respectively, an optical beam-forming system, a flow cell, an optical radiation receiver and a signal processing unit with an interface, characterized in that an additional radiation source, the maximum of the radiation spectrum of which is located in the region of lengths 450-550 nm, and one photodetector is used as the radiation detector, the region of ktralnoy sensitivity which overlaps the emission spectra of light sources used.
Figure 00000001
RU2013119893/15U 2013-04-29 2013-04-29 DEVICE FOR MONITORING THE HEMODIALYSIS PROCESS RU133941U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013119893/15U RU133941U1 (en) 2013-04-29 2013-04-29 DEVICE FOR MONITORING THE HEMODIALYSIS PROCESS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013119893/15U RU133941U1 (en) 2013-04-29 2013-04-29 DEVICE FOR MONITORING THE HEMODIALYSIS PROCESS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU133941U1 true RU133941U1 (en) 2013-10-27

Family

ID=49447160

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013119893/15U RU133941U1 (en) 2013-04-29 2013-04-29 DEVICE FOR MONITORING THE HEMODIALYSIS PROCESS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU133941U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2832144C (en) Method and apparatus for monitoring a treatment of a patient using fluorescence
US7326576B2 (en) Raman spectroscopic monitoring of hemodialysis
CN103228301B (en) Device for extracorporeal blood treatment
AU2013276453B2 (en) Method and device for monitoring an extracorporeal blood treatment of a patient
US8570495B2 (en) Whole blood immunity measuring device and whole blood immunity measuring method
CN105092504B (en) Extracorporeal body fluid purification apparatus and apparatus control method
CN103649721B (en) For determining the method and system of material concentration in body fluid
US20130153474A1 (en) Apparatus for extracorporeal blood treatment, comprising a measuring device for determining the luminescence of the spent dialysate
Schenkman et al. Near-infrared spectroscopic measurement of myoglobin oxygen saturation in the presence of hemoglobin using partial least-squares analysis
Lin et al. Optoelectronic online monitoring system for hemodialysis and its data analysis
Vasilevsky et al. Dual-wavelength optoelectronic sensor for monitoring uric acid concentration in dialysate
RU133941U1 (en) DEVICE FOR MONITORING THE HEMODIALYSIS PROCESS
US20240102930A1 (en) Multiparametric Optical Method and Device for determining Uremic Solutes, including Uremix Toxins, in Biological Fluids
RU2008126406A (en) METHOD FOR OPTICAL DIAGNOSTICS OF LIVING MICRO-OBJECTS AND THEIR NANOCOMPONENTS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
RU121373U1 (en) DEVICE FOR MONITORING THE HEMODIALYSIS PROCESS
JP7015969B2 (en) Concentration calculator and blood treatment system
Belorus et al. Investigation the absorption spectra of dialysate output line in the hemodialysis process to create biosensors
Ghanifar et al. Optimal wavelength selection in ultraviolet spectroscopy for the estimation of toxin reduction ratio during hemodialysis
RU2161791C2 (en) Device to monitor liquid biological medium
Vasilevski et al. Monitoring the dialysis liquid during hemodialysis from the extinction spectra in the UV region
Wang et al. Multi-Wavelength Optoelectronic System with Machine Learning for Online Hemodialysis Monitoring
RU27427U1 (en) DEVICE FOR MONITORING DIALYSIS LIQUID DURING DIALYSIS
RU2449260C1 (en) Method for spectral analysis and determination of concentration of component of opaque substance and apparatus for realising said method (versions)

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20180430