ITMI20010899A1

ITMI20010899A1 - Sistema di controllo della fase di lavaggio in cella per la centrifugazione del sangue

Info

Publication number: ITMI20010899A1
Application number: IT2001MI000899A
Authority: IT
Inventors: Ivo Panzani; Massimo Belloni; Sergio Romagnoli
Original assignee: Dideco Spa
Priority date: 2001-04-30
Filing date: 2001-04-30
Publication date: 2002-10-30
Also published as: ITMI20010899A0; US7156800B2; DE60200628D1; US20060094582A1; US7001323B2; EP1254675B1; US6716151B2; EP1254675A1; US20040173540A1; DE60200628T2; US20020158029A1

Description

DESCRIZIONE

Il trovato si riferisce ad un sistema di controllo della fase di lavaggio in cella per la centrifugazione del sangue.-E' noto che in alcuni procedimenti medicali, come ad esempio l'autotrasfusione inter e post operatoria, si presenta l'esigenza di separare dal plasma i globuli rossi del sangue aspirato dal campo operatorio, così da renderli disponibili per essere reinfusi al paziente, ed è altresì noto che attualmente l'operazione viene realizzata in celle di centrifugazione nelle quali il sangue viene immesso mediante una pompa peristaltica.-Una cella di centrifugazione comprende sostanzialmente due campane coassiali e solidali tra loro, e la porzione di spazio compresa tra di esse è in comunicazione con l'esterno tramite due tubi, uno di ingresso ed uno di uscita, connessi alle campane mediante un giunto rotante; le due campane vengono poste in rotazione attorno al proprio asse, mentre i tubi vengono mantenuti fermi.-La procedura prevede una prima fase di riempimento della cella, nella quale il sangue viene immesso tramite il tubo di ingresso; per effetto della forza centrifuga i globuli rossi, che sono i componenti cellulari del sangue più pesanti, vengono spinti all’esterno compattandosi contro la parete della campana esterna, delimitati da un sottile strato con giacitura verticale formato da altri corpuscoli ematici quali globuli bianchi, piastrine ed altri, denominato buffy coat, che li separa dal plasma che si trova a contenere sostanze diverse quali anticoagulante, emoglobina libera ed altre sostanze dal campo operatorio, e che nel seguito definiremo "sovranatante".-Al procedere del riempimento, il buffy coat si avvicina sempre più all'asse di rotazione, ed il sovranatante, una volta raggiunto il tubo di uscita della cella, comincia a fuoriuscire portandosi ad una apposita sacca di raccolta.-Il flusso del sovranatante in uscita prosegue fino a quando un rilevatore ottico segnala che il buffy coat ha raggiunto il livello di riempimento; a questo punto la fase di riempimento è conclusa, e cessa l'immissione di nuovo sangue nella cella che ora contiene globuli rossi compattati e sovranatante che deve essere eliminato in quanto non può essere reinfuso al paziente assieme ai globuli rossi.-Segue allora alla prima fase di riempimento descritta una fase di lavaggio effettuata mediante soluzione di lavaggio che, immessa nella cella, prende mano a mano il posto del sovranatante che viene espulso, e così alla fine della detta fase di lavaggio la cella contiene globuli rossi e soluzione di lavaggio, ossia sostanze adatte ad essere reinfuse al paziente, e dunque raccolte in apposita sacca nell'ambito di una terza fase della procedura definita di svuotamento .-La nostra attenzione si focalizza esclusivamente sulla fase di lavaggio, che attualmente viene condotta secondo modalità non del tutto soddisfacenti.-Una prima procedura adottata nella tecnica nota prevede l'immissione nella cella di una quantità di soluzione di lavaggio prefissata ad un valore sicuramente più che sufficiente al lavaggio del sovranatante: il sovradimensionamento che ne deriva è però causa di perdita di tempo e di spreco di soluzione di lavaggio.-Un'altra procedura compresa nella tecnica nota prevede la presenza di un sensore di trasparenza sul condotto di uscita dalla cella, che però non è in grado di avvertire il passaggio di componenti del sovranatante che, come ad esempio l'anticoagulante, risultano trasparenti, e dunque non fornisce risultati completamente soddisfacenti.-Compito del presente trovato è allora quello di ideare un sistema di controllo della fase di lavaggio che consenta di arrestare la detta fase al raggiungimento del risultato desiderato.-Il compito proposto viene raggiunto da un sistema di controllo della fase di lavaggio in cella per la centrifugazione del sangue, secondo il trovato, detta cella contenendo all'inizio della detta fase di lavaggio che avviene mediante soluzione di lavaggio globuli rossi compattati e sovranatante, caratterizzato dal fatto di comprendere:

- un elaboratore che attua un algoritmo che esprime la legge di estinzione del sovranatante all'interno della cella e presenta tre ingressi ed una uscita, detti ingressi essendo costituiti dal volume di liquido entrante nella cella nella fase di riempimento che precede la fase di lavaggio e nella fase di lavaggio stessa, dal valore di ematocrito del sangue in ingresso durante la fase di riempimento, dalle caratteristiche geometriche della cella, e detta uscita essendo costituita dalla concentrazione del sovranatante nella miscela sovranatante-soluzione di lavaggio presente all'interno della cella durante la fase di lavaggio;

- mezzi atti alla rilevazione dei detti tre ingressi;

- mezzi atti a consentire l'arresto della fase di lavaggio al raggiungimento delle condizioni desiderate.-Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita ma non esclusiva del trovato, illustrata a titolo indicativo e non limitativo negli uniti disegni in cui:

- la figura 1 rappresenta la cella in forma schematica; - la figura 2 rappresenta lo schema di funzionamento del sistema.-Con riferimento alle suddette figure, è indicata globalmemte con 1 la cella per la centrifugazione del sangue comprendente la campana interna 2 e la campana esterna 3 solidali tra loro e messe in rotazione secondo la freccia nelle figure, e sono poi indicati rispettivamente con 4 il tubo di ingresso nella porzione di spazio compresa tra le due campane che convoglia i liquidi mandati dalla pompa peristaltica 5, e con 6 il tubo di uscita; detti tubi sono connessi al complesso delle dette campane mediante un giunto rotante, cosi da poter rimanere fermi.-Durante la fase di riempimento della cella i globuli rossi, separati per forza centrifuga dal sangue entrato nella cella stessa secondo il tracciato 7 per azione della pompa peristaltica 5 collegata in aspirazione con un contenitore denominato cardiotomo non mostrato nelle figure, sono compattati nella zona 8 separata in corrispondenza del buffy coat 9 dalla zona 10 occupata dal sovranatante in flusso verso l'uscita dalla cella secondo il tracciato 11.-Quando il buffy coat 9, avvicinandosi sempre più all'asse di rotazione, raggiunge il livello di riempimento segnalato da un apposito strumento, cessa l'immissione di sangue alla cella con l'arrestarsi della pompa 5: la fase di riempimento è conclusa, e la cella 1 contiene globuli rossi compattati e sovranatante.-Segue ora, come detto in precedenza, la fase di lavaggio per l'eliminazione del sovranatante mediante soluzione di lavaggio che viene convogliata alla cella tramite il tubo 4 dalla stessa pompa 5 che viene messa in contatto in corrispondenza dell'aspirazione con un serbatoio di detta soluzione .-La soluzione di lavaggio prende mano a mano il posto del sovranatante, ed alla fine della fase di lavaggio nella cella 1 la sostituzione del sovranatante con la soluzione di lavaggio sarà avvenuta in forma pressoché totale, essendo evidentemente tollerabile il permanere di una piccolissima quantità di sovranatante nel contenuto della cella 1 destinato ad essere reinfuso al paziente.-Durante la fase di lavaggio dunque, nel volume di cella 1 non occupato dai globuli rossi compattati è presente una miscela di sovranatante e di soluzione di lavaggio; definiremo "concentrazione del sovranatante" il rapporto tra il volume di sovranatante presente nella detta miscela ed il volume totale della miscela stessa, e risulta subito evidente che il valore di detta concentrazione varia durante il lavaggio portandosi dal valore iniziale pari ad uno, quando tutto lo spazio disponibile è occupato dal sovranatante, verso il valore finale ideale pari a zero che sarebbe raggiunto se il sovranatante venisse eliminato compietamente, con sostituzione totale da parte della soluzione di lavaggio.-Chiameremo "legge di estinzione del sovranatante" la legge che regola la variazione della concentrazione di sovranatante nella miscela sovranatante-soluzione di lavaggio nel suo calare dal valore iniziale pari ad uno verso il valore finale .-Riprendiamo ora la descrizione del trovato per rilevare come il sistema di controllo preveda la presenza del sensore 12 atto a fornire il valore di ematocrito del sangue in ingresso nella cella durante la fase di riempimento, dell'encoder 13 sull'albero motore della pompa peristaltica 5 che rileva dati relativi agli angoli di rotazione dell'albero stesso, e dell'elaboratore 14.-Detto elaboratore attua un algoritmo, derivato da un modello matematico ovvero da una elaborazione di dati sperimentali, che esprime la legge di estinzione del sovranatante all'interno della cella 1, e presenta tre ingressi ed una uscita.-Il primo ingresso è costituito dal volume di liquido entrante nella cella nella fase di riempimento, e trattasi di sangue, e nella fase di lavaggio, e trattasi di soluzione di lavaggio.-A questo primo ingresso provvede, nella forma di realizzazione descritta, l'encoder 13: infatti i dati da esso trasmessi all'elaboratore 14 relativi agli angoli di rotazione via via compiuti dalla pompa 5 vengono trasformati, essendo note le caratteristiche della detta pompa e del tubo 4, in dati relativi al volume di liquido via via convogliato; è chiaro tuttavia che l'encoder 13 potrebbe essere sostituito da un qualsiasi strumento di misura del flusso di liquidi.-Il secondo ingresso è costituito dal valore di ematocrito del sangue in ingresso nella cella 1 durante la fase di riempimento, e ad esso provvede il sensore 12 che segnala all'elaboratore 14 il valore di ematocrito dei singoli piccoli volumi di sangue che entrano in continuità nella cella 1

Il detto secondo ingresso potrebbe essere fornito in forme diverse: è ad esempio prevista la presenza di mezzi atti a conferire la possibilità di immettere nell'elaboratore 14 dati relativi al valore di ematocrito del sangue dedotti dal cardiotomo situato all'aspirazione della pompa 5.-II terzo ingresso è costituito dalle caratteristiche geometriche della cella: è allora prevista la presenza di mezzi atti a conferire all'operatore la possibilità di immettere nell'elaboratore 14 dati relativi alle suddette caratteristiche, ovvero la presenza di mezzi di rilevamento automatici delle caratteristiche stesse.-Sulla base dei tre ingressi elencati, l'elaboratore 14 fornisce in uscita istante per istante il valore della concentrazione del sovranatante nella miscela sovranatante-soluzione di lavaggio presente nella cella 1 durante la fase di lavaggio, e sono presenti mezzi atti a consentire l'arresto della detta fase al raggiungimento delle condizioni desiderate .-Nella forma di realizzazione descritta è presente allora il visualizzatore 14a che mostra istante per istante il valore della concentrazione del sovranatante, e consente in tal modo all'operatore di intervenire al raggiungimento da parte del detto valore della soglia ritenuta accettabile.-Secondo una diversa forma di realizzazione è prevista la presenza di mezzi atti ad arrestare automaticamente il funzionamento della pompa 5 al raggiungimento da parte della detta concentrazione del valore di soglia prefissato come accettabile .-Il trovato descritto è suscettibile di numerose altre modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo: così ad esempio potrà essere previsto un quarto ingresso costituito dal tempo.-Nella pratica realizzazione del trovato tutti i particolari potranno essere sostituiti con altri elementi tecnicamente equivalenti.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Sistema di controllo della fase di lavaggio in cella per la centrifugazione del sangue, detta cella contenendo all'inizio della detta fase di lavaggio che avviene mediante soluzione di lavaggio globuli rossi compattati e sovranatante, caratterizzato dal fatto di comprendere: - un elaboratore che attua un algoritmo che esprime la legge di estinzione del sovranatante all'interno della cella e presenta tre ingressi ed una uscita, detti ingressi essendo costituiti dal volume di liquido entrante nella cella nella fase di riempimento che precede la fase di lavaggio e nella fase di lavaggio stessa, dal valore di ematocrito del sangue in ingresso durante la fase di riempimento, dalle caratteristiche geometriche della cella, e detta uscita essendo costituita dalla concentrazione del sovranatante nella miscela sovranatante-soluzione di lavaggio presente all'interno della cella durante la fase di lavaggio; - mezzi atti alla rilevazione dei detti tre ingressi; - mezzi atti a consentire l'arresto della fase di lavaggio al raggiungimento delle condizioni desiderate.-2) Sistema secondo la riv. 1, caratterizzato dal fatto che l'algoritmo presenta un quarto ingresso costituito dal tempo.-3) Sistema secondo una o più delle riv. precedenti, caratterizzato dal fatto che l'algoritmo che esprime la legge di estinzione del sovranatante all'Interno della cella deriva da un modello matematico.-4) Sistema secondo una o più delle riv. precedenti, caratterizzato dal fatto che l'algoritmo che esprime la legge di estinzione del sovranatante all'interno della cella deriva da una analisi sperimentale.-5) Sistema secondo una o più delle riv. precedenti, caratterizzato dalla presenza di un encoder sull'albero motore di una pompa peristaltica che convoglia i liquidi alla cella, atto a trasmettere all'elaboratore dati relativi agli angoli di rotazione del detto albero, con trasformazione dei detti dati da parte del detto elaboratore in dati relativi al volume di liquido via via convogliato.-6) Sistema secondo una o più delle riv. precedenti, caratterizzato dalla presenza di uno strumento di misura del volume di liquido in ingresso nella cella.-7) Sistema secondo una o più delle riv. precedenti, caratterizzato dalla presenza di un sensore atto a fornire il valore di ematocrito del sangue in ingresso nella cella durante la fase di riempimento.-8) Sistema secondo una o più delle riv. precedenti, caratterizzato dalla presenza di mezzi atti a conferire la possibilità di immettere nell'elaboratore dati relativi al valore di ematocrito del sangue in ingresso deducendoli da un cardiotomo di raccolta del sangue stesso situato all'aspirazione della pompa peristaltica di convogliamento alla cella .-9) Sistema secondo una o più delle riv. precedenti, caratterizzato dalla presenza di mezzi atti a conferire la possibilità di immettere nell'elaboratore dati relativi alle caratteristiche geometriche della cella da parte dell'operatore .-10) Sistema secondo una o più delle riv. precedenti, caratterizzato dalla presenza di mezzi atti a conferire la possibilità di immettere automaticamente nell'elaboratore dati relativi alle caratteristiche geometriche della cella. -11) Sistema secondo una o più delle riv. precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di visualizzazione dell'andamento della concentrazione del sovranatante nella miscela sovranatante-soluzione di lavaggio, così da consentire l'intervento dell'operatore al raggiungimento del valore desiderato. -12) Sistema secondo una o più delle riv. precedenti, caratterizzato dalla presenza di mezzi atti ad arrestare la fase di lavaggio all'atto del raggiungimento di un valore di soglia prefissato da parte del valore della concentrazione del sovranatante nella miscela sovranatante-soluzione di lavaggi