BR112019009718B1 - Dispositivo para determinar as propriedades reológicas do sangue, e,método para medir as propriedades reológicas do sangue - Google Patents

Abstract

É descrito um dispositivo para determinar as propriedades reológicas do sangue. O dispositivo compreende o seguinte; um canal tendo pelo menos uma subseção de canal que tem uma seção transversal substancialmente constante; aparelho para determinar um diferencial de pressão ao longo de pelo menos uma porção da subseção do canal; um primeiro reservatório que é adaptado para ser localizado em uma primeira extremidade do canal e ser colocado em comunicação fluídica com o canal, o primeiro reservatório sendo de volume interno variável; um segundo reservatório que é adaptado para ser colocado em comunicação fluídica com o primeiro reservatório por meio do canal, o segundo reservatório sendo de volume interno variável; meios para permitir que sangue seja introduzido no dispositivo; uma saída para permitir que gás seja expelido do dispositivo; e meios para variar o volume do primeiro reservatório. Os meios para variar o volume do primeiro reservatório são de maneira tal que, quando os primeiro e segundo reservatórios estiverem em comunicação fluídica com as primeira e segunda extremidades do canal, respectivamente, sangue possa ser levado a escoar ao longo do canal em direções alternadas. É também descrito um método para medir as propriedades reológicas do sangue e um método incluindo (...).

Description

Campo da invenção

[001] A presente invenção se refere a um dispositivo para determinar as propriedades reológicas de fluidos não Newtonianos, em particular, a um dispositivo para determinar as propriedades reológicas do sangue, e a um método para o uso do mesmo.

Fundamentos da invenção

[002] É frequentemente desejável obter uma rápida avaliação das propriedades reológicas do sangue de um paciente. Conhecimento de tais propriedades reológicas é de valor na avaliação da administração de coagulantes e anticoagulantes aos pacientes. Ele pode também prever a probabilidade de uma hemorragia ou evento trombótico naqueles que têm propensão a hemorragia ou estão em maior risco de coagulação. Situações adicionais nas quais é importante conhecer as propriedades reológicas do sangue incluem monitoramento de pacientes durante cirurgia e durante a inversão de anticoagulação após cirurgia. Mudanças na reologia do sangue também ocorrem em pacientes com sepsia e podem prover uma indicação precoce de que a condição está presente. Se sepsia for detectada suficientemente cedo, tratamento para a condição pode ser relativamente direta.

[003] Similarmente, durante a administração de anticoagulantes, ou na inversão de anticoagulação de sangue após cirurgia, seria bastante útil ter acesso para realimentar em tempo mudanças nas propriedades reológicas do sangue.

[004] Entretanto, testes atuais para determinar as propriedades reológicas do sangue tendem a ser demorados e exigem que um volume de sangue seja retirado do paciente e enviado a um instrumento montado em bancada especialista, tal como um aparelho de tromboelastografia, para análise. Dessa forma, existe uma necessidade de um instrumento de cabeceira simples que possa ser usado mais rotineiramente.

[005] Na descrição seguinte, o termo sangue engloba e se refere a sangue de humano e a sangue de animal e pode também significar sangue e produtos de sangue.

Sumário da invenção

[006] A presente invenção pode prover um dispositivo para determinar as propriedades reológicas do sangue, o dispositivo compreendendo dois reservatórios, cada qual tendo um volume interno variável, e sendo adaptados para que sejam colocados em comunicação fluídica um com o outro por meio de um canal. Sangue pode ser levado a escoar ao longo do canal pela alteração dos volumes internos dos dois reservatórios. O canal inclui uma ou mais seções, cada qual tendo uma seção transversal substancialmente uniforme. Onde existem duas ou mais seções uniformes, cada seção difere em área seccional transversal de outras seções. O dispositivo é provido com um manômetro ou sensores de pressão para determinar um diferencial de pressão ao longo de pelo menos uma porção do canal que tem uma seção transversal substancialmente uniforme.

[007] Informação a respeito da reologia do sangue líquido pode ser obtida pela determinação dos diferenciais de pressão através de inúmeras seções de área seccional transversal diferente resultante de uma dada vazão. Alternativamente, informação a respeito da reologia do sangue pode ser obtida pela determinação do diferencial de pressão através de uma seção de seção transversal substancialmente uniforme em um número de diferentes vazões definidas.

[008] Dessa forma, o dispositivo é baseado em um sistema de bombeamento de direção alternada simples que não exige grandes volumes de sangue a fim de poder funcionar. Outros sistemas de bombeamento usados em dispositivos anteriores tais como os descritos em WO 2011/051706 são menos vantajosos. Por exemplo, sistemas de bombeamento peristálticos podem danificar componentes suspensos no líquido (por exemplo, as células do sangue presentes em uma amostra de sangue) pela compressão do tubo que contém o líquido. Sistemas de bombeamento centrífugos não são praticáveis para pequenos volumes de líquido. Adicionalmente, vazões de uma bomba centrífuga ou peristáltica podem ser difíceis de monitorar, levando à necessidade de um componente adicional (um fluxômetro) no dispositivo. A vazão de um reservatório tendo um volume interno variável é precisamente determinada pela sua taxa de variação no volume.

[009] O dispositivo da presente invenção permite que líquido seja bombeado em direções alternadas ao longo do canal, de maneira tal que certos artefatos nas medições, por exemplo, por causa de não uniformidades insignificantes na tubulação, tenderão a se anularem. O bombeamento de líquido em direções alternadas pode permitir análises mais complexas sejam feitas, tal como a medição da resposta do fluido oscilatório com propriedades tais como o módulo viscoso e elástico.

[0010] No primeiro aspecto, a presente invenção pode prover um dispositivo para determinar as propriedades reológicas de um fluido não Newtoniano, tal como sangue, o dispositivo compreendendo: • um canal tendo pelo menos uma subseção de canal que tem uma seção transversal substancialmente constante; • aparelho para determinar um diferencial de pressão ao longo de pelo menos uma porção da subseção do canal; • um primeiro reservatório que é adaptado para ser localizado em uma primeira extremidade do canal e ser colocado em comunicação fluídica com o canal, o primeiro reservatório sendo de volume interno variável; • um segundo reservatório que é adaptado para ser colocado em comunicação fluídica com o primeiro reservatório por meio do canal, o segundo reservatório sendo de volume interno variável; • meios para permitir que sangue seja introduzido no dispositivo; • uma saída para permitir que gás seja expelido do dispositivo; e • meios para variar o volume do primeiro reservatório, de maneira tal que, quando os primeiro e segundo reservatórios estiverem em comunicação fluídica com as primeira e segunda extremidades do canal, respectivamente, sangue pode ser levado a escoar ao longo do canal em direções alternadas.

[0011] Pelo menos uma subseção de canal pode ser reta ou curva.

[0012] Em um segundo aspecto, a presente invenção pode prover um dispositivo para determinar as propriedades reológicas do sangue, o dispositivo compreendendo: • um canal tendo pelo menos uma subseção de canal que tem uma seção transversal crescente ou decrescente, preferivelmente uma seção transversal uniformemente crescente ou decrescente; • aparelho para determinar um diferencial de pressão ao longo de pelo menos uma porção da subseção do canal; • um primeiro reservatório que é adaptado para ser localizado em uma primeira extremidade do canal e ser colocado em comunicação fluídica com o canal, o primeiro reservatório sendo de volume interno variável; • um segundo reservatório que é adaptado para ser colocado em comunicação fluídica com primeiro reservatório por meio do canal, o segundo reservatório sendo de volume interno variável; • meios para permitir que sangue seja introduzido no dispositivo; • uma saída para permitir que gás seja expelido do dispositivo; e • meios para variar o volume do primeiro reservatório, de maneira tal que, quando os primeiro e segundo reservatórios estiverem em comunicação fluídica com as primeira e segunda extremidades do canal, respectivamente, sangue possa ser levado a escoar ao longo do canal em direções alternadas.

[0013] Pelo menos uma subseção de canal pode ser reta ou curva.

[0014] Pelo menos uma subseção de canal pode ter uma seção transversal que aumenta ou diminui de uma maneira não uniforme, por exemplo, a seção transversal pode aumentar de uma maneira semi-hiperbólica ou seguir variações senoidais.

[0015] Dessa forma, tanto no primeiro quanto segundo aspectos da invenção, quando os primeiro e segundo reservatórios estiverem em comunicação fluídica um com o outro por meio do canal, sangue pode ser levado a escoar em qualquer direção ao longo do canal pela alteração do volume interno do primeiro e/ou segundo reservatório. Tanto o primeiro quanto segundo aspectos adotam a mesma abordagem para prover um dispositivo que pode medir as propriedades reológicas do sangue. Para o dispositivo de acordo com o segundo aspecto da presente invenção, o fluxo alternado de um canal não uniforme como esse pode fornecer informação adicional a respeito das propriedades elásticas de um fluido viscoelástico tal como sangue. Tais seções cônicas podem todas afunilar na mesma direção em um canal, ou algumas podem afunilar em direções opostas.

[0016] Tipicamente, no dispositivo de acordo com o primeiro ou segundo aspecto da presente invenção, o primeiro reservatório é uma seringa, ou seja, compreende um êmbolo e um cilindro, o êmbolo sendo móvel ao longo do eixo geométrico longitudinal do cilindro para alterar o volume interno do reservatório. A seringa pode ser usada para obter uma amostra de sangue de um paciente e pode subsequentemente ser colocada em comunicação fluídica com o canal. Neste caso, a seringa provê os meios para permitir que líquido seja introduzido no dispositivo. Após o teste, a seringa pode ser removida do dispositivo para permitir que a amostra de sangue seja usada em outros testes.

[0017] Tipicamente, o dispositivo também compreende meios para variar o volume do segundo reservatório, de maneira tal que, quando os primeiro e segundo reservatórios estiverem em comunicação fluídica um com o outro, fluido pode ser levado a escoar ao longo do canal pela variação do volume do segundo reservatório. Tipicamente, o segundo reservatório é também uma seringa.

[0018] Em outras modalidades, o reservatório pode ser provido por um revestimento flexível, por exemplo, um bulbo elástico.

[0019] Em certas modalidades, o segundo reservatório compreende porções compressíveis localizadas internamente de maneira a prover o reservatório com um volume interno variável. As porções compressíveis podem ser, por exemplo, bolsas de ar ou insertos resilientemente deformáveis.

[0020] Em certas modalidades, o primeiro ou segundo reservatório pode compreender reservatórios subordinados interconectados, desde que o primeiro ou segundo reservatório como um todo seja de volume interno variável.

[0021] Em geral, o canal do dispositivo de acordo com o primeiro aspecto da invenção tem uma pluralidade de subseções, cada subseção tendo uma seção transversal substancialmente constante e sendo provida com um respectivo aparelho de pressão diferencial para determinar um diferencial de pressão através de pelo menos uma porção dessa subseção, as subseções sendo de diferentes seções transversais.

[0022] Neste caso, as propriedades reológicas do líquido podem ser determinadas a partir de leituras de pressão obtidas da pluralidade de subseções. Cada subseção determina uma viscosidade aparente, que, para um fluido não Newtoniano tal como sangue, diferirá da subseção para a subseção. As propriedades reológicas podem ser derivadas do relacionamento entre a viscosidade aparente e a taxa de deformação em cada das subseções.

[0023] No caso em que o fluxo alternado não é um fluxo direto e inverso simples, as propriedades reológicas relacionadas à viscosidade, tal como um módulo complexo aparente, podem ser derivadas relacionando-se a pressão transiente com a vazão transiente.

[0024] No caso em que apenas uma subseção está presente, pode ser necessário realizar testes em diferentes vazões a fim de determinar as propriedades reológicas do sangue. Diferentes vazões produzem diferentes taxas de deformação, e consequentemente, para fluidos não Newtonianos, diferentes viscosidades aparentes. Dessa forma, propriedades reológicas do líquido podem ser determinadas a partir do relacionamento entre a viscosidade aparente e a taxa de deformação.

[0025] O aparelho para determinar uma pressão diferencial pode ser um sistema de monitoramento de pressão. O sistema de monitoramento de pressão pode ser eletrônica ou fisicamente monitorado para subsequente processamento e análise em tempo real. Por exemplo, os sensores de pressão podem ser extensômetros piezorresistivos ou podem ser sensores capacitivos que sensoreiam a deformidade dos canais através dos quais o fluido escoa.

[0026] No caso em que mais de uma subseção é provida, as subseções podem ser todas alinhadas entre si. O canal pode ser feito de tubulação de plástico descartável que incorpora as seções exigidas. A tubulação pode ser rígida ou flexível. Ela pode ser montada em um canal externo reto no qual ela pode ser facilmente inserida e do qual ela pode ser facilmente removida. Alternativamente, uma chapa inferior pode ser provida com um canal formado em sua superfície superior na qual a tubulação de plástico do canal pode ser montada e então presa no lugar, por exemplo, por uma chapa superior ou suplementar. A tubulação de plástico pode ser formada como uma parte integral da chapa superior, com sensores de pressão incorporados na chapa inferior. Desta maneira, a chapa superior, através da qual o sangue passa, pode ser uma parte descartável barata, com a porção não descartável e mais cara incluindo sensores e componentes elétricos incorporados na chapa inferior. Isto pode ajudar prover um dispositivo mais compacto. No geral, deve-se tomar cuidado no projeto para evitar mudanças abruptas na direção que poderiam danificar ou aprisionar o fluido.

[0027] Tipicamente, o diâmetro interno de pelo menos uma subseção é maior que 150 mm, preferivelmente maior que 200 microns, mais preferivelmente maior que 300 microns. Tipicamente, o diâmetro interno de pelo menos uma subseção é menor que 3.000 microns, preferivelmente menor que 2.000 microns, mais preferivelmente menor que 1.000 microns.

[0028] Preferivelmente, pelo menos uma subseção tem uma seção transversal circular.

[0029] Tipicamente, o comprimento de pelo menos uma subseção é maior que 0,5 cm, preferivelmente maior que 1 cm. Tipicamente, o comprimento de pelo menos uma subseção é menor que 30 cm, preferivelmente menor que 15 cm, mais preferivelmente menor que 10 cm.

[0030] Tipicamente, a razão de comprimento para o diâmetro interno de pelo menos uma subseção é maior que 5:1, preferivelmente maior que 10:1, mais preferivelmente maior que 20:1.

[0031] Tipicamente, a distância entre os primeiro e segundo reservatórios, quando eles estão em comunicação fluídica um com o outro por meio do canal, é menor que 30 cm, preferivelmente menor que 20 cm.

[0032] Tipicamente, os primeiro e segundo reservatórios têm cada qual um volume máximo que é menor que 50 mL, preferivelmente menor que 40 mL, mais preferivelmente menor que 30 mL. Preferivelmente, um tamanho de seringa padrão de 1 mL, 3 mL, 5 mL, 10 mL, 20 mL ou 30 mL é usado.

[0033] Em certas modalidades, o dispositivo de acordo com o primeiro ou segundo aspectos da invenção pode compreender meios para impor uma vazão predeterminada no sangue (ou seja, o dispositivo pode funcionar como um reômetro controlado por deformação). Em outras modalidades, o dispositivo de acordo com o primeiro ou segundo aspectos da invenção pode compreender meios para impor um diferencial de pressão predeterminado no sangue (ou seja, o dispositivo pode funcionar como um reômetro controlado por tensão).

[0034] Em um terceiro aspecto, a presente invenção pode prover um dispositivo para determinar as propriedades reológicas do sangue, o dispositivo compreendendo: • um canal; • um aparelho para determinar um diferencial de pressão ao longo de pelo menos uma porção do canal; • um primeiro reservatório que é adaptado para ser localizado em uma primeira extremidade do canal e ser colocado em comunicação fluídica com o canal, o primeiro reservatório sendo de volume interno variável; • um segundo reservatório que é adaptado para ser colocado em comunicação fluídica com primeiro reservatório por meio do canal, o segundo reservatório sendo configurado para conter um líquido recebido do canal, de maneira tal que o líquido possa ser retornado para o canal; • meios para permitir que sangue seja introduzido no dispositivo; • uma saída para permitir que gás seja expelido do dispositivo; e • meios para variar o volume do primeiro reservatório, de maneira tal que, quando os primeiro e segundo reservatórios estiverem em comunicação fluídica com as primeira e segunda extremidades do canal, respectivamente, sangue possa ser levado a escoar ao longo do canal em direções alternadas.

[0035] O canal pode ter um ou mais dos recursos do canal do dispositivo de acordo com o primeiro ou segundo aspecto da invenção.

[0036] O primeiro reservatório pode ter um ou mais dos recursos do primeiro reservatório do dispositivo de acordo com o primeiro ou segundo aspecto da invenção.

[0037] Em um quarto aspecto, a presente invenção pode prover um método para medir as propriedades reológicas do sangue, compreendendo as etapas de: • prover um dispositivo de acordo com o primeiro aspecto da invenção; • introduzir sangue no dispositivo; • expelir gás ou fluido do dispositivo; • assegurar que os primeiro e segundo reservatórios estão em comunicação fluídica com o canal; • alterar o volume interno do primeiro reservatório de maneira a fazer com que sangue escoe ao longo do canal em uma primeira direção, entre os primeiro e segundo reservatórios; • registrar ou medir a taxa de fluxo sanguíneo entre os primeiro e segundo reservatórios; e • monitorar o aparelho para determinar um diferencial de pressão ao longo de pelo menos uma porção de pelo menos uma subseção tendo seção transversal substancialmente uniforme; e • fazer com que o sangue escoe ao longo do canal em uma segunda direção

[0038] Em geral, o método compreende a etapa de fazer com que líquido escoe ao longo do canal em uma segunda direção. Fazendo medições em ambas as direções de fluxo e transformando-as em média (ou usando técnicas de processamento de sinal mais avançadas tais como Transformadas de Fourier ou FFT), pode ser possível reduzir erros de medição e/ou reduzir a necessidade de montagem precisa do dispositivo em uma superfície estável.

[0039] O método pode ser realizado, por exemplo, pela imposição de uma vazão conhecida no sangue e monitoramento do diferencial de pressão associado. Alternativamente, o método pode ser realizado pela imposição de um diferencial de pressão conhecido e medição da vazão associada.

[0040] Preferivelmente, o sangue é levado a ciclar uma pluralidade de vezes entre os primeiro e segundo reservatórios. Ciclos de fluxo direto e inverso podem ser realizados para um pequeno número de ciclos para medir as propriedades reológicas do fluido em um ponto definido no tempo, ou pode ter continuidade por um período prolongado, a fim de monitorar mudanças no comportamento reológico, por exemplo, por causa de coagulação ou geleificação do fluido.

[0041] No caso em que o canal tem uma pluralidade de subseções, cada qual tendo uma respectiva seção transversal diferente das outras subseções, o teste pode ser realizado a uma vazão constante ou um fluxo periódico com uma única amplitude e frequência.

[0042] No caso em que o canal tem uma única subseção, pode ser necessário realizar testes a diferentes vazões a fim de impor diferentes taxas de deformação no líquido de teste. Alternativamente, se quiser apenas monitorar o progresso da coagulação ou geleificação do líquido de teste, a vazão pode ser mantida constante, ou pode ser a mesma em sucessivos ciclos.

[0043] O líquido pode ser uma amostra de sangue. Neste caso, o método pode compreender a etapa de prover uma seringa contendo uma amostra de sangue, e colocar a seringa em comunicação fluídica com o canal de maneira tal que a seringa funcione como o primeiro reservatório. Desta maneira, a etapa de transferir a amostra de sangue da seringa para um reservatório separado provido pelo dispositivo de medição pode ser evitada, dessa forma reduzindo o nível de conhecimento exigido para operar o dispositivo, bem como o atraso no teste da amostra.

[0044] Preferivelmente, o método inclui a etapa de calibrar o dispositivo. Isto é tipicamente feito pelas etapas de: • introduzir um fluido Newtoniano de viscosidade conhecida (por exemplo, água) no dispositivo; • expelir gás do dispositivo; • assegurar que os primeiro e segundo reservatórios estão em comunicação fluídica um com o outro por meio do canal; • alterar o volume interno do primeiro reservatório de maneira a fazer com que líquido escoe ao longo do canal em uma primeira direção, entre os primeiro e segundo reservatórios; e • monitorar o aparelho de pressão para determinar a diferença de pressão ao longo de pelo menos uma subseção.

[0045] Calibração do dispositivo usando um fluido Newtoniano de viscosidade conhecida pode permitir que o dispositivo seja fabricado com tolerâncias de engenharia menos exatas. Ou seja, a exigência de engenharia de precisão do dispositivo é reduzida, uma vez que as propriedades reológicas da amostra de sangue (que pode ser usada como um líquido de teste) podem ser calculadas em relação às propriedades conhecidas do fluido de calibração, em vez de ser calculada diretamente a partir das dimensões do dispositivo. Dessa forma, a viscosidade aparente do sangue pode ser calculada pela fórmula seguinte que não incluir referência explícita ao diâmetro de tubo ou a distância entre os pontos do sensor de pressão: μ/μc= ΔPGC/(ΔPCG)

[0046] Na fórmula acima, μ é a viscosidade (aparente), G é a vazão volumétrica, e ΔP é a diferença de pressão. O subscrito ‘C’ se refere ao líquido de calibração Newtoniano. Tipicamente, a etapa de calibrar o dispositivo compreende fazer com que o líquido de calibração cicle repetidamente do primeiro reservatório para o segundo reservatório e de volta.

[0047] É preferível que o volume descarregado em cada curso seja menor que o volume completo do reservatório em virtude de a descarga dos 10% a 20% finais do volume colocar as células vermelhas do sangue sob tensão, que pode fazer com que elas rompam, causando hemólise. A tensão surge tanto das altas taxas de deformação causadas pelas altas velocidades radiais quanto pelo êmbolo fechando contra a extremidade da seringa. As velocidades radiais ocorrem quando o sangue na circunferência do pistão é acionado para o eixo geométrico, onde as linhas de fluxo mudam 90 graus para o sangue sair através da tubulação ou canal axialmente localizado. Então, quando a extremidade do êmbolo da seringa colide na extremidade do corpo da seringa, ele esmaga diretamente qualquer célula vermelha restante no reservatório.

[0048] Em uma modalidade, o volume interno é reduzido em não mais que 80% nos primeiros 10 segundos. Maiores taxas de descarga podem danificar líquidos tal como sangue.

[0049] Em certos casos, sangue é levado a escoar em direções alternadas ao longo do canal por pelo menos 5 minutos. Isto pode permitir que mudanças na reologia do sangue sejam monitoradas, tais como aquelas causadas por coagulação. Tipicamente, o período de cada ciclo de fluxo individual é na faixa de 1-120 s, preferivelmente na faixa 10-120 s.

[0050] O dispositivo usado no método de acordo com o quarto aspecto da invenção pode ter um ou mais dos recursos opcionais do dispositivo de acordo com o primeiro ou segundo aspecto da invenção, quer considerados sozinhos ou em combinação.

Descrição Detalhada

[0051] A invenção será agora descrita a título de exemplo com referência às Figuras seguintes nas quais: a Figura 1 mostra uma vista plana esquemática de um dispositivo para determinar as propriedades reológicas do sangue, de acordo com uma modalidade do primeiro aspecto da invenção; e a Figura 2 mostra uma vista plana esquemática de um dispositivo para determinar as propriedades reológicas do sangue incluindo um canal que alterna na direção, de acordo com uma outra modalidade do primeiro aspecto da invenção.

[0052] Referindo-se à Figura 1, um bloco 30 compreende uma pluralidade de canais 21, 22, 23, cada canal tendo uma seção transversal interna circular. Cada canal 21, 22, 23 tem um diâmetro interno diferente na faixa de 200-2.000 microns. Os canais têm cada qual 1-15 cm de comprimento e têm uma razão de comprimento : diâmetro interno na faixa de 10:1 a 40:1. Os canais são arranjados em série de maneira a prover um trajeto de fluxo de fluido entre extremidades opostas do bloco 30. Cada canal é provido com meios para monitorar os respectivos diferenciais de pressão. Na modalidade ilustrada, cada canal é provido com derivações para um respectivo manômetro diferencial 41, 42, 43.

[0053] Uma primeira seringa 11 compreende um êmbolo 11a e um cilindro 11b e um conector vazio 11c. O êmbolo é móvel ao longo de um eixo geométrico longitudinal do cilindro. O conector é alinhado com o eixo geométrico longitudinal do cilindro e fica em comunicação fluídica com o cilindro.

[0054] O conector 11c é reversivelmente engatado com o canal 21, de maneira a prover um trajeto de fluxo de fluido entre o cilindro e o canal 21. Dessa forma, o êmbolo 11a é móvel em relação ao cilindro 11b, conector 11c, e bloco 30.

[0055] Uma segunda seringa 12 compreende um êmbolo 12a, um cilindro vazio 12b e um conector vazio 12c que é reversivelmente engatado com cilindro vazio 12b. O êmbolo é móvel ao longo de um eixo geométrico longitudinal de o cilindro. O conector é alinhado com o eixo geométrico longitudinal do cilindro e fica em comunicação fluídica com o cilindro.

[0056] O conector 12c é engatado com canal 23 e provê um trajeto de fluxo de fluido entre o canal 23 e o cilindro vazio 12b. Dessa forma, o êmbolo 12a é móvel em relação ao cilindro vazio 12b, conector 12c e bloco 30.

[0057] As primeira e segunda seringas têm cada qual um volume interno de cerca de 5-20 mL.

[0058] O elemento de acionamento 31 tem uma porção central alongada 31a e braços laterais 31b, 31c que se estendem lateralmente a partir de cada extremidade da porção central. O braço lateral 31b é configurado para impelir o êmbolo 11a da primeira seringa, enquanto o braço lateral 31c é configurado para impelir o êmbolo 12a da segunda seringa. O elemento de acionamento 31 é eletronicamente controlado.

[0059] Em uso, a primeira seringa 11 é provida com uma amostra de um líquido Newtoniano de viscosidade conhecida, que é mantido dentro do cilindro vazio 11b. O conector 11c é posto em engate com o canal 21 de maneira a prover um trajeto de fluxo de fluido do cilindro vazio 11b para o canal 21. O cilindro vazio 11b é então preso no lugar em relação ao bloco 30.

[0060] A segunda seringa 12 é arranjada de maneira tal que o êmbolo 12a fique completamente deprimido e o conector 12c fique temporariamente desengatado do cilindro vazio 12b.

[0061] O braço lateral 31b é impelido contra o êmbolo 11a de maneira a fazer com que o líquido escoe para fora do cilindro vazio 11b e através do conector vazio 11c, canais 21, 22, 23 e conector vazio 12c. Qualquer gás presente na primeira e segunda seringas e canais 21, 22, 23 é expelido por meio do conector vazio 12c da segunda seringa, após o que o cilindro vazio 12b é re-engatado com conector vazio 12c e preso no lugar.

[0062] O elemento de acionamento 31 é então ativado de maneira a impelir o braço lateral 31a ainda mais contra o êmbolo 11a da primeira seringa 11. Isto faz com que o líquido seja descarregado da seringa 11 e forçado através dos canais 21, 22, 23 de forma que a segunda seringa 12 fique carregada com o líquido. Consequentemente, o volume interno da segunda seringa aumenta e o êmbolo 12a é impelido para fora do bloco 30.

[0063] A queda de pressão através de cada canal 21, 22, 23 é medida durante o movimento. Quando a seringa 11 é completamente descarregada, o movimento do elemento de acionamento 31 é invertido e as medições de queda de pressão são feitas com fluxo na direção oposta. A velocidade de movimento em ambas as direções é precisamente controlada e registrada. A velocidade é a mesma em ambas as direções. O ciclo é repetido um número suficiente de vezes para assegurar que leituras de queda de pressão precisas e reprodutivas sejam registradas. Essas medições são medições de calibração. Elas podem ser feitas imediatamente antes dos testes no sangue ou podem ser feitas na montagem inicial de forma que cada bloco 30 seja precalibrado.

[0064] Em uso, um ciclo similar ao ciclo de calibração é realizado, mas usando uma amostra de sangue na seringa 11. O ciclo de fluxo direto e inverso pode ser realizado por um pequeno número de ciclos para medir as propriedades reológicas iniciais do sangue, ou pode ter continuidade por um período prolongado (por exemplo, até meia hora) para rastrear mudanças nas propriedades reológicas do sangue à medida que ele coagula.

[0065] É aconselhável manter o dispositivo em uma orientação fixa durante uso (por exemplo, o bloco 30 pode se estender em uma direção no geral horizontal ou uma direção no geral vertical). Isto ajudará reduzir imprecisões potenciais que surgem de mudanças na pressão exercida pelo peso do próprio líquido. Entretanto, por causa da quantidade relativamente pequena de líquido no dispositivo, não se prevê que esses efeitos sejam muito significantes.

[0066] O dispositivo é tanto mantido a uma temperatura precisamente controlada quanto isolado para manter uma temperatura substancialmente constante, que é medida. Isto permite que os resultados sejam corrigidos para levar em conta a variação das propriedades reológicas com a temperatura.

[0067] Na modalidade mostrada na Figura 1, os canais 21, 22, 23 são todos alinhados ao longo do mesmo eixo geométrico. Entretanto, em outras modalidades, os canais podem ser arranjados de maneira tal que o líquido que escoa ao longo de um par de canais adjacentes inicialmente desloque no geral em uma direção da primeira seringa para a segunda seringa, mas mude o curso na junção entre os canais adjacentes de maneira a deslocar no geral em uma direção da segunda seringa para a primeira seringa. Tais configurações podem permitir que um dispositivo mais compacto seja provido. Isto é ilustrado na Figura 2.

[0068] Na modalidade mostrada na Figura 1, os canais 21, 22, 23 são formados no bloco 30. Entretanto, outras modalidades são consideradas nas quais os canais são providos por tubos de diferentes diâmetros ou por um único tubo tendo seções de diferentes diâmetros. Tubos cônicos são também considerados.

[0069] Deve-se enfatizar que, embora a Figura 1 mostre um dispositivo tendo três canais, outras modalidades são possíveis que têm um número maior ou menor de canais. A presente invenção não exige que os canais sejam colocados em qualquer sequência particular em termos de seus diâmetros internos. Uma modalidade mecanicamente mais simples exige apenas um único canal tendo uma seção transversal substancialmente constante. Neste caso, diferentes taxas de deformação são alcançadas alterando-se a velocidade a frente e para trás do elemento de acionamento 31 de ciclo para ciclo.

[0070] Os tubos de conexão entre as seringas e o bloco podem ser substituídos por uma conexão direta tal como um Luer lock padrão, por meio disso simplificando a configuração e reduzindo o volume de sangue entre a seringa e o bloco.

[0071] Na modalidade mostrada na Figura 2, um arranjo alternativo é mostrado incorporando um canal que alterna na direção a fim de reduzir a máxima dimensão linear do dispositivo. A operação e uso do arranjo mostrado na Figura 2 é como para a modalidade mostrada na Figura 1 e como para o ciclo de calibração supradescrito, na qual seções correspondentes à Figura 1 são enumerados e incrementados por 100.

[0072] Portanto, referindo-se à Figura 2, um bloco 130 compreende uma pluralidade de canais 121, 122, 123, cada canal tendo uma seção transversal interna circular. Cada canal 121, 122, 123 tem um diâmetro interno diferente na faixa de 200-2.000 microns. Os canais têm cada qual 1-15 cm de comprimento e têm uma razão comprimento : diâmetro interno na faixa de 10:1 a 40:1. Os canais são arranjados em série em um arranjo tipo serpente de maneira a prover um trajeto de fluxo de fluido entre extremidades opostas de bloco 130 com uma redução na extensão linear do dispositivo. Cada canal é provido com meios para monitorar os respectivos diferenciais de pressão. Na modalidade ilustrada, cada canal é provido com derivações para um respectivo manômetro diferencial 141, 142, 143.

[0073] Uma primeira seringa 111 compreende um êmbolo 111a e um cilindro vazio 111b e um conector vazio 111c. O êmbolo, da mesma maneira que no arranjo mostrado na Figura 1, é móvel ao longo de um eixo geométrico longitudinal do cilindro. O conector é alinhado com o eixo geométrico longitudinal do cilindro e fica em comunicação fluídica com o cilindro.

[0074] O conector 111c é reversivelmente engatado com o canal 121, de maneira a prover um trajeto de fluxo de fluido entre o cilindro e canal 121. Dessa forma, o êmbolo 111a é móvel em relação ao cilindro vazio 111b, conector 111c, e bloco 130.

[0075] Uma segunda seringa 112 compreende um êmbolo 112a, um cilindro vazio 112b e um conector vazio 112c que é reversivelmente engatado com o cilindro vazio 112b. O êmbolo é móvel ao longo de um eixo geométrico longitudinal do cilindro. O conector é alinhado com o eixo geométrico longitudinal do cilindro e fica em comunicação fluídica com o cilindro.

[0076] O conector 112c é engatado com o canal 123 e provê um trajeto de fluxo de fluido entre o canal 123 e o cilindro vazio 112b. Dessa forma, o êmbolo 112a é móvel em relação ao cilindro vazio 112b, conector 112c e bloco 130.

[0077] As primeira e segunda seringas têm cada qual um volume interno de cerca de 5-20 mL.

[0078] O elemento de acionamento 131 tem uma porção central alongada 131a e braços laterais 131b, 131c que estendem lateralmente a partir de cada extremidade da porção central. O braço lateral 131b é configurado para impelir o êmbolo 111a da primeira seringa, enquanto o braço lateral 131c é configurado para impelir o êmbolo 112a da segunda seringa. O elemento de acionamento 131 é eletronicamente controlado.

[0079] Em uso, as funções de calibração e operação da primeira seringa 111 e da segunda seringa 112 é como apresentado para o dispositivo de acordo com o primeiro aspecto da presente invenção com a seringa 11 e 12.

[0080] Pode também ser vantajoso que as modalidades tanto da Figura 1 quanto Figura 2 dividam o instrumento no plano do canal, de forma que todos os sensores, partes elétricas e eletromecânicas fiquem em uma seção, uma seção ou porção inferior. A outra seção da divisão, a porção ou seção superior, pode consistir de tubulação que é fendilhadas em canais de seção transversal semicircular e prendê-la no lugar. Alternativamente, a seção superior pode consistir de uma chapa que incorpora canais (ou tubulação) de seção transversal circular que fendilha em canais de seção transversal semicircular incorporadas na seção inferior. A seção superior pode ser descartável após uso. Em qualquer dessas alternativas, sensores de pressão na seção inferior podem sensorear a pressão na tubulação ou canal sem fazer contato com o fluido. Como uma alternativa adicional, sensores de pressão podem ser incorporados na tubulação com conexões elétricas na seção inferior.

[0081] Várias modificações podem ser feitas na modalidade descrita sem fugir do escopo da presente invenção, por exemplo, outras alternativas e opções podem ser consideradas dentro do escopo das reivindicações, por exemplo, o elemento de acionamento 31 pode ser substituído por um grampo no êmbolo 11a de forma que o êmbolo seja introduzido e retirado em uma extremidade. O êmbolo 12a então move para frente e para trás em resposta à pressão no fluido exercida no êmbolo.

[0082] O atuador de fluxo e aparelho de monitoramento ou sistema de monitoramento de pressão podem ser conectados a um sistema eletrônico para processar os sinais e registrar e/ou exibir informação reológica relevante, tal como o tempo de gelificação ou coagulação projetado.

[0083] A estrutura e orientação do aparelho podem ser de um projeto de modelagem alternativa, pode haver qualquer número de seções. As seções podem ser de qualquer formato ou estrutura pela qual sangue ou um fluido de teste pode escoar. Por exemplo, cada seção poderia ter uma área seccional transversal uniforme, poderia ter uma área seccional transversal estavelmente variável, ou poderia ter uma área seccional transversal variável. O número de seções pode ser variado, nos exemplos providos existem três seções, entretanto, uma quantidade maior ou menor que três seções pode também ser considerada. O número de partes componentes pode ser variado, no exemplo, o bloco contendo o canal é ilustrado como um componente. Entretanto, ele é preferivelmente dividido em subcomponentes de forma que o canal de contato com o sangue seja uma parte descartável barata, enquanto os componentes de sensoreamento não são tão facilmente descartáveis. Por exemplo, o canal pode ser um tubo de plástico descartável que se encaixa no canal ilustrado nas figuras. O bloco pode também dividir no plano ilustrado na figura para prover fácil troca da parte descartável. O aparelho pode compreender qualquer material adequado, ou combinação de materiais, de construção.

Claims (13)

1. Dispositivo para determinar as propriedades reológicas do sangue, o dispositivo caracterizado pelo fato de que compreende: • um canal (30) tendo uma pluralidade de subseções de canal (21, 22, 23), cada subseção de canal (21, 22, 23) tendo uma seção transversal constante e sendo provida com um respectivo aparelho de pressão diferencial (41, 42, 43) para determinar um diferencial de pressão através de pelo menos uma porção dessa subseção (21, 22, 23), as subseções (21, 22, 23) sendo de diferentes áreas seccionais transversais; • um primeiro reservatório (11) que é adaptado para estar localizado em uma primeira extremidade do canal (30) e para ser colocado em comunicação fluídica com o canal (30), o primeiro reservatório (11) sendo de volume interno variável; • um segundo reservatório (12) que é adaptado para ser colocado em comunicação fluídica com o primeiro reservatório (11) por meio do canal (30), o segundo reservatório (12) sendo de volume interno variável; • uma entrada para permitir que sangue seja introduzido no dispositivo; • uma saída, separada da entrada, numa extremidade do canal (30) para permitir que gás seja eliminado do dispositivo; e • meios (31) para variarem o volume do primeiro reservatório (11), de maneira tal que, quando os primeiro e segundo reservatórios (11, 12) estiverem em comunicação fluídica com as primeira e segunda extremidades do canal (30), respectivamente, variar o volume do primeiro reservatório (11) faz com que sangue seja levado a escoar ao longo do canal (30) em direções alternadas, em vazões predeterminadas em cada uma das subseções de canal (21, 22, 23) de tal modo que taxas de deformação predeterminadas sejam impostas ao sangue.

2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o diâmetro interno de pelo menos uma subseção (21) da pluralidade de subseções (21, 22, 23) está na faixa de 150-3000 microns, preferencialmente 200-2000 microns.

3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o comprimento de pelo menos uma subseção (21) da pluralidade de subseções (21, 22, 23) está na faixa de 0,5-15 cm, preferencialmente 1-15 cm.

4. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que os primeiro e segundo reservatórios (11, 12) têm cada qual um volume máximo que é menor que 50 ml.

5. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que um ou ambos dos primeiro e segundo reservatórios (11, 12) compreendem um êmbolo (11a, 12a) e um cilindro vazio (11b, 12b), o êmbolo (11a, 12a) sendo móvel ao longo do eixo geométrico longitudinal do cilindro (11b, 12b) para alterar o volume interno do reservatório (11, 12).

6. Dispositivo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que um ou ambos dos primeiro e segundo reservatórios (11, 12) são providos por uma seringa.

7. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que um ou ambos dos primeiro e segundo reservatórios (11, 12) são providos por um corpo elástico.

8. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o dispositivo compreende uma primeira seção incluindo partes eletromecânicas e componentes eletrônicos associados, e uma segunda seção compreendendo porções para introduzir e manusear sangue no dispositivo.

9. Dispositivo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a segunda seção do dispositivo é acima, abaixo, dentro, ou adjacente à primeira seção e é descartável.

10. Método para medir as propriedades reológicas do sangue, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: • prover um dispositivo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9; • introduzir sangue no dispositivo; • eliminar gás ou fluido do dispositivo; • assegurar que os primeiro e segundo reservatórios (11, 12) estão em comunicação fluídica com o canal; • alterar o volume interno do primeiro reservatório (11) de maneira a fazer com que sangue escoe ao longo do canal em uma primeira direção, entre os primeiro e segundo reservatórios (11, 12) em vazões predeterminadas em cada uma das subseções (21, 22, 23) do canal (30) de modo que taxas de deformação predeterminadas sejam impostas ao sangue; • registrar ou medir uma taxa de fluxo sanguíneo entre os primeiro e segundo reservatórios (11, 12); e • monitorar o respectivo aparelho de pressão diferencial para determinar um diferencial de pressão ao longo de pelo menos uma porção de cada subseção tendo seção transversal uniforme; e • fazer com que o sangue escoe ao longo do canal (30) em uma segunda direção.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de rastrear mudanças no comportamento reológico do sangue à medida que ele coagula.

12. Método de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que compreende tomar medidas em ambas as direções de fluxo e tirar a média das medidas.

13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa de utilizar processamento de sinal por Transformadas de Fourier, ou FFT.