PL237447B1 - Aparat do oznaczania poziomu analitu w płynie podializacyjnym na drodze reakcji chemicznej, urządzenie do oznaczania poziomu analitu w płynie podializacyjnym na drodze reakcji chemicznej, kartridż do oznaczania analitu w płynie podializacyjnym na drodze reakcji chemicznej, zestaw do oznaczania poziomu analitu w płynie podializacyjnym - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest aparat do oznaczania poziomu analitu w płynie podializacyjnym na drodze reakcji chemicznej, przenośne urządzenie do oznaczania poziomu analitu w płynie podializacyjnym na drodze reakcji chemicznej, kartridż do oznaczania analitu w płynie podializacyjnym na drodze reakcji chemicznej, zestaw do oznaczania poziomu analitu w płynie podializacyjnym odprowadzanym z układu sztucznej nerki w trakcie trwania dializy.

Stan techniki

Zabieg hemodializy jest zabiegiem ratującym życie i polega na pozaustrojowym oczyszczaniu krwi pacjenta z toksyn i nadmiaru wody. Wykonuje się go w stanie częściowej lub całkowitej dysfunkcji nerek i jest częścią chronicznej terapii nerkozastępczej, realizowanej podczas oczekiwania pacjenta na przeszczep. Procedura hemodializy jest uciążliwa dla pacjentów i bardzo pożądane byłoby jej skrócenie przy zachowaniu odpowiednich parametrów oczyszczania krwi. Każdy zabieg hemodializy może być i powinien być dostosowany do indywidualnych potrzeb pacjenta.

Oceny stanu oczyszczenia krwi w wyniku hemodializy można dokonywać na podstawie analizy stężenia kilku odpowiednio wybranych analitów - tzw. toksyn wzorcowych we krwi. W przypadku hemodializy mogą to być: mocznik, kreatynina, jony fosforanowe, oraz witamina B12. Monitorowanie usuwania tych związków, w kontekście hemodializy, wykonuje się w warunkach laboratorium klinicznego. Wynik oznaczenia jest otrzymywany kilka, kilkanaście godzin po dializie na podstawie jedynie dwóch pomiarów - stężenie w próbce krwi przed i po dializie. O tym że dializa była niedostatecznie skuteczna można dowiedzieć się obecnie jedynie post factum. Z drugiej strony, ponieważ pacjent dostaje niespersonalizowaną dawkę płynu dializacyjnego, często okazuje się, że zabieg mógł zakończyć się znacznie wcześniej. Niestety o ewentualnym skróceniu czasu trwania hemodializy trudno jednak wnioskować na podstawie badań krwi pobranej po zabiegu. Ogólnie problemem jest to, iż w trakcie trwania hemodializy nie odbywa się żadna kontrola, poza automatycznym sprawdzaniem parametrów fizycznych działania sztucznej nerki. Brak takiej kontroli może skutkować nawet niedializowaniem pacjenta, jeśli krew cyrkuluje w przetoce, co jest niebezpieczne dla zdrowia dializowanego pacjenta.

Problem ten został rozwiązany częściowo w dokumencie US 5442969, w którym ujawniono system do monitorowania w czasie rzeczywistym płynu podializacyjnego, w szczególności do monitorowania zawartości ilości oraz stężenia mocznika w płynie podializacyjnym. Znany system zawiera układ przepływowy, w którym płyn podializacyjny jest podawany odpowiednim przewodem oraz pompami do detektora, w szczególności detektora w postaci elektrody, do której docierają jony amoniowe powodujące w konsekwencji wygenerowanie odpowiedniego sygnału analitycznego.

Wadą tego typu systemów do monitorowania zabiegu hemodializy znanych ze stanu techniki jest to, iż monitoring płynu podializacyjnego jest utrudniony ze względu na okresy czasu, w których system nie może próbkować ze względu na zbyt małą ilość płynu podializacyjnego. Ponadto, zaproponowane metody pomiaru nie są dokładne, a systemy są wieloelementowe i przez to skomplikowane w produkcji.

Cel wynalazku

Celem wynalazku jest zapewnienie aparatu do oznaczania poziomu analitu w płynie podializacyjnym na drodze reakcji chemicznej podczas zabiegu hemodializy, dzięki któremu możliwa jest ocena skuteczności hemodializy w trakcie jej trwania. Celem wynalazku jest również zapewnienie zestawu, który monitoruje stężenie analitu w trakcie trwania zabiegu hemodializy w sposób prosty i szybki. Celem wynalazku jest również zapewnienie zestawu, który jest przenośny i nie wymaga obsługi przez specjalistyczny personel medyczny. Celem wynalazku jest również zapewnienie zestawu zawierającego urządzenie do monitorowania, które pozwala na przeprowadzanie wielu monitorowań oraz wymienny kartridż przeznaczony do tego urządzenia.

Istota wynalazku

Istota wynalazku polega na tym, że aparat do oznaczania analitu w płynie podializacyjnym na drodze reakcji chemicznej, zawierający przewód główny, którym płynie płyn podializacyjny, który to przewód doprowadza badany płyn do przepływowego detektora spektrofotometrycznego, charakteryzuje się tym, że zawiera układ przepływowy, który zawiera przewód główny do prowadzenia reakcji oznaczenia analitu w płynie podializacyjnym, przewody boczne do doprowadzania reagentów do oznaczenia analitu na drodze reakcji chemicznej z pojemników za pomocą pomp do przewodu głównego oraz przewód do doprowadzania płynu podializacyjnego do przewodu głównego, przy czym aparat zawiera dodatkowo

PL 237 447 B1 co najmniej trzy pojemniki na reagenty, połączone z przewodem głównym za pomocą przewodów bocznych, przy czym reagenty są takiego typu, że powodują kontrolowaną zmianę barwy płynu podializacyjnego, zaś przewód główny posiada odcinek przewodu detekcyjnego, który jest wyposażony w detektor optyczny generujący sygnał pomiarowy zależny od barwy płynu podializacyjnego.

Korzystnie, reagenty znajdujące się w kolejnych pojemnikach stanowią: wzorzec kreatyniny, kwas pikrynowy, wodorotlenek sodu.

Korzystnie, reagenty znajdujące się w kolejnych pojemnikach stanowią: wzorzec mocznika, roztwór nośny do kalibracji, kwas solny, dietyloaminobenzaldehyd.

Korzystnie, reagenty znajdujące się w kolejnych pojemnikach stanowią: roztwór ureazy i błękit bromotymolowy.

Korzystnie, reagenty znajdujące się w kolejnych pojemnikach stanowią: wzorzec jonów fosforanowych, roztwór nośny do kalibracji, kwas askorbinowy (lub inny reduktor), kwasowy roztwór molibdenianu (VI) amonu.

Istota wynalazku polega również na tym, że urządzenie do oznaczania analitu w płynie podializacyjnym na drodze reakcji chemicznej, zawierające przewód główny, którym płynie płyn podializacyjny, który to przewód doprowadza badany płyn do przepływowego detektora spektrofotometrycznego, charakteryzuje się tym, że zawiera układ przepływowy, gdzie układ przepływowy zawiera przewód główny do prowadzenia reakcji oznaczenia analitu w płynie podializacyjnym, przewody boczne do doprowadzania reagentów do oznaczenia analitu na drodze reakcji chemicznej z pojemników za pomocą pomp do przewodu głównego oraz przewód wyposażony w zawór łączący go z dalszym przewodem do doprowadzania płynu podializacyjnego do przewodu głównego, który to przewód główny po połączeniu z przewodami bocznymi zawiera roztwór poreakcyjny powstały ze zmieszania płynu podializacyjnego z odczynnikami gotowy do detekcji, przy czym urządzenie zawiera gniazdo do przyłączen ia wymiennego kartridża zawierającego co najmniej trzy pojemniki na reagenty, w tym na wzorzec analitu i na czysty płyn dializacyjny, połączone z przewodem głównym za pomocą przewodów bocznych, przewód detekcyjny oraz detektor optyczny, przy czym reagenty są takiego typu, że powodują kontrolowaną zmianę barwy płynu podializacyjnego, zaś gniazdo wyposażone jest w środki łączące do przepływowego łączenia przewodów bocznych wyposażonych w pompy z pojemnikami w kartridżu oraz do przepływowego łączenia przewodu głównego z przewodem detekcyjnym w kartridżu, wyposażony w detektor optyczny generujący sygnał pomiarowy zależny od barwy płynu podializacyjnego.

Korzystnie urządzenie zawiera układ sterująco-akwizycyjny oraz środki do pozyskiwania informacji o kartridżu, korzystnie system wykorzystujący komunikację przewodową lub system wykorzystujący komunikację radiową, przykładowo system RFID zawierający odbiornik umieszczony w urządzeniu, kompatybilny ze znacznikiem umieszczonym w kartridżu.

Korzystnie, urządzenie zawiera ponadto moduł do komunikacji bezprzewodowej lub przewodowej z urządzeniami zewnętrznymi.

Istota wynalazku polega również na tym, że kartridż do oznaczania analitu na drodze reakcji chemicznej w płynie podializacyjnym charakteryzuje się tym, że zawiera co najmniej trzy pojemniki na reagenty, w tym na wzorzec analitu i na czysty płyn dializacyjny, a co najmniej jeden pojemnik stanowi pojemnik na płyn dializacyjny i jest pusty przed użyciem kartridża, i posiada przepływowe połączenie z przewodem połączonym poprzez zawór z przewodem doprowadzającym płyn dializacyjny, a także zawiera przewód detekcyjny wyposażony w detektor optyczny, generujący sygnał pomiarowy zależny od barwy płynu podializacyjnego, oraz środki znacznika przechowujące informacje o kartridżu, korzystnie środki wykorzystujące komunikację przewodową lub system wykorzystujący komunikację bezprzewodową, przykładowo znacznik RFID kompatybilny z odbiornikiem umieszczonym w urządzeniu, a stosowane reagenty są takiego typu, że powodują kontrolowaną zmianę barwy płynu podializacyjnego.

Korzystnie, detektor optyczny stanowi fotometryczny sparowany detektor diodowy.

Korzystnie jest również to, że detektor optyczny stanowi detektor fluorometryczny.

Korzystnie, kartridż jest kartridżem do oznaczania poziomu kreatyniny.

Korzystnie, reagenty znajdujące się w kolejnych pojemnikach stanowią: wzorzec kreatyniny, kwas pikrynowy, wodorotlenek sodu.

Korzystnie, kartridż jest kartridżem do oznaczania poziomu mocznika.

Korzystnie, reagenty znajdujące się w kolejnych pojemnikach stanowią: wzorzec mocznika, roztwór nośny do kalibracji, kwas solny, dietyloaminobenzaldehyd.

Korzystnie, reagenty znajdujące się w kolejnych pojemnikach stanowią: wzorzec mocznika, roztwór ureazy i błękit bromotymolowy.

PL 237 447 B1

Korzystnie, kartridż jest kartridżem do oznaczania poziomu jonów fosforanowych.

Korzystnie, reagenty znajdujące się w kolejnych pojemnikach stanowią: wzorzec jonów fosforanowych, roztwór nośny do kalibracji, kwas askorbinowy (lub inny reduktor), kwasowy roztwór molibdenianu (VI) amonu.

Zgodnie z jeszcze inną postacią istota wynalazku polega na tym, że zestaw do monitorowania poziomu analitu w płynie podializacyjnym, charakteryzuje się tym, że zawiera urządzenie do prowadzenia reakcji oznaczania poziomu analitu w płynie podializacyjnym według wynalazku oraz kartridż według wynalazku.

Po wprowadzeniu kartridża do urządzenia, kartridż zostaje połączony z urządzeniem tworząc wspólny układ przepływowy do oznaczania poziomu analitu.

Dzięki zastosowaniu w aparacie oraz w kartridżu według wynalazku odpowiedniego detektora optycznego można uzyskać informację o skuteczności hemodializy wykonując profil stężeniowy lub ilościowy wybranego analitu w trakcie ciągłego monitorowania zabiegu hemodializy. Stężenia analitów, usuniętych z krwioobiegu pacjenta w zużytym płynie podializacyjnym doskonale korelują z odpowiednimi wartościami charakterystycznymi dla krwi.

Dzięki zastosowaniu w aparacie oraz urządzeniu według wynalazku środków do komunikacji z urządzeniem zewnętrznym możliwe jest prezentowanie wyników monitoringu pacjentowi bądź lekarzowi w czasie rzeczywistym bądź bliskim rzeczywistego.

Dzięki zapewnieniu lekarzowi narzędzia do analizowania przebiegu hemodializy możliwe jest skrócenie czasu zabiegu w przypadku, gdy jest on efektywny a przez to zwiększenie liczby osób, które mogą zostać poddane zabiegowi w ciągu jednego dnia w danym ośrodku. W przypadku nieefektywnego zabiegu możliwa jest również szybka reakcja personelu.

Dzięki monitorowaniu hemodializy poprzez monitorowanie składu płynu podializacyjnego możliwe jest łatwe włączenie aparatu według wynalazku do istniejącej infrastruktury do hemodializy, czy to w postaci osobnego zestawu urządzenia z wymiennym kartridżem, czy też jako elementu dializera. Włączenie aparatu w ramach istniejącej infrastruktury do hemodializy jest proste i nie wymaga rozwiązywania dodatkowych problemów związanych z bezpieczeństwem personelu lub pacjenta, którzy korzystają z tego systemu, gdyż płyn podializacyjny jest odpadem po zabiegu, teoretycznie nie zawiera związków wielkocząsteczkowych, wirusów i bakterii, więc nie jest infekcyjny. Płyn podializacyjny jest nieporównywalnie prostszą do analizy próbką od krwi i jest wytwarzany w bardzo dużej ilości (np. 500 mL//min podczas min. 4 h zabiegu hemodializy), a zatem koncepcja pomiaru w aparacie według wynalazku zapewnia duży poziom wiarygodności wyników.

Zaletą implementacji aparatu do oznaczania analitu w płynie podializacyjnym na drodze reakcji chemicznej w postaci zestawu urządzenia z wymiennym kartridżem jest możliwość utrzymania małych gabarytów urządzenia. Dzięki temu, kartridż jest wymienny można w sposób ciągły uzupełniać na bieżąco zasobniki z reagentami bez potrzeby początkowego gromadzenia ich w dużych ilościach.

Ponadto dzięki zastosowaniu wymiennego kartridża z różnymi reagentami możliwe jest wykorzystanie tego samego urządzenia do oznaczania różnych analitów w zależności od potrzeby. A zatem zaletą wynalazku jest uniwersalność urządzenia.

Dzięki zastosowaniu w urządzeniu środków do pozyskiwania informacji o kartridżu, a w kartridżu środków znacznika do przechowywania informacji o kartridżu możliwe jest rozpoznawanie typu kartridża i odpowiednie sterowanie urządzeniem, w zależności od typu oznaczanego analitu.

Dzięki możliwości współpracy zestawu według wynalazku z centralnym serwerem oraz urządzeniem mobilnym z elementem wyświetlacza do prezentacji wyników analizy możliwa jest natychmiastowa reakcja samego pacjenta lub lekarza w przypadku nieefektywnego lub też bardzo efektywnego przebiegu hemodializy.

Opis figur rysunku

Przedmiot wynalazku został przedstawiony na figurach rysunku, na których:

Fig. 1 przedstawia schemat ogólny podłączenia aparatu czy też zestawu według wynalazku do systemu dializatora podczas prowadzenia hemodializy;

Fig. 2 - schemat ogólny układu przepływowego stanowiącego część aparatu do oznaczania analitu na drodze chemicznej według wynalazku;

Fig. 3 - schemat ogólny aparatu do oznaczania analitu na drodze chemicznej według wynalazku;

Fig. 4 - schematycznie zestaw według wynalazku złożonego z urządzenia według wynalazku z umieszczonym w nim kartridżem według wynalazku;

PL 237 447 B1

Fig. 5 - widok jednego z przykładów realizacji zestawu według wynalazku;

Fig. 6 - widok ogólny w perspektywie przykładu realizacji kartridża;

Fig. 7 - przekrój kartridża według wynalazku;

Fig. 8 - przedstawia szczegóły detektora optycznego montowanego w systemie lub też w kartridżu według wynalazku;

Fig. 9 - przedstawia schemat urządzenia według wynalazku;

Fig. 10 - schemat urządzenia z umieszczonym w nim kartridżem według wynalazku;

Fig. 11 - schemat blokowy zestawu według wynalazku wraz ze współpracującymi z nim urządzeniami zewnętrznymi.

Przykłady realizacji

Na fig. 1 przedstawiony został schematycznie istniejący aparat dializatora oraz punkt podłączenia systemu 7 według wynalazku. Typowy aparat dializatora jest podłączony do sztucznej nerki 1 i zawiera dializator 2, do którego doprowadzany jest płyn dializacyjny 3 ze zbiornika płynu dializacyjnego 4. Podczas hemodializy z krwioobiegu pacjenta 5 do dializatora 2 doprowadzana jest krew poddawana zabiegowi hemodializy, która po oczyszczeniu wraca do krwioobiegu pacjenta. Płyn dializacyjny 3 po zużyciu, opuszcza dializator 1 jako płyn podializacyjny 6 zawierający usunięte z krwi toksyny.

Aparat 7 do oznaczania analitu na drodze reakcji chemicznej według wynalazku podłączany jest do systemu dializatora na odcinku 8, na którym znajduje się płyn podializacyjny 6. Ponieważ odcinek 8 zaczyna się zaraz za dializatorem 2 a kończy się przy ujściu do ścieków, wpięcie do niego aparatu 7 według wynalazku może mieć miejsce w różnej odległości od dializatora 2. Przykładowo aparat 7 do oznaczania analitu na drodze reakcji chemicznej może być zaimplementowany w osobnym urządzeniu co jest jedną z postaci wynalazku lub też jako część integralna innego podzespołu systemu dializatora. Korzystnie aparat 7 ma postać zestawu 9 do oznaczania analitu, który to zestaw tworzy urządzenie 10 do oznaczania analitu na drodze reakcji chemicznej z wymiennym kartridżem 11. Zestaw 9 może pracować niezależnie od systemu dializatora, tj. może mieć własne źródło zasilania z sieci lub akumulatorowe. Korzystnie, zestaw 9 do oznaczania analitu na drodze reakcji chemicznej może też być zasilany w inny znany sposób.

Na fig. 2 oraz 3 przedstawiono schematycznie aparat 7 do oznaczania analitu na drodze reakcji chemicznej według wynalazku. Jak pokazano na fig. 2, aparat 7 zawiera układ przepływowy 16, na który składają się liczne przewody (17, 18) oraz elementy hydrauliczne, takie jak pompy 24 oraz zawory 27. Przewody są korzystnie wykonane z materiału nie wchodzącego w reakcje z płynem podializacyjnym jak również z reagentami 20.

Aparat 7 zawiera przewód doprowadzający 13, którym doprowadza się do układu przepływowego 16 płyn podializacyjny 6 z systemu dializatora 1. W aparacie 7 przewód doprowadzający 13 rozgałęzia się na dwa przewody 14a i 14b, z których jeden przechodzi poprzez jeden z przewodów bocznych 18 do przewodu głównego 17, a drugi łączy się z jednym z pojemników 15 a za nim dalej łączy się przez inny z przewodów bocznych 18 z przewodem głównym 17.

Przewody układu przepływowego 16 są przykładowo przewodami teflonowymi, ale możliwe jest zastosowanie innych przewodów. W układzie przepływowym 16 zastosowano pompy 24 jednokierunkowe solenoidowe i/lub piezoelektryczne, transferujące reagenty 20 z pojemników 15 w kierunku przewodu głównego 17.

Układ przepływowy 16 aparatu 7 zawiera również pojemniki 15, co najmniej dwa, a korzystnie co najmniej trzy pojemniki 15, przy czym jeden z pojemników 15 służy do zebrania czystego płynu podializacyjnego w celu kalibracji systemu.

Struktura czy też miejsca połączeń 25 pomiędzy przewodami bocznymi 18 a, b, c, d a przewodem głównym 17 oraz pomiędzy danym przewodem bocznym 18 a innymi przewodami bocznymi 18 określa sekwencję łączenia roztworów w układzie przepływowym. Średnica i długość połączeń pomiędzy kolejnymi elementami oraz szybkość pracy pomp 24 określa czas reakcji w układzie przepływowym 16.

Architektura układu przepływowego 16 w urządzeniu 10 i miejsca łączeń 25 strumieni reagentów 20 oraz częstotliwość pracy pomp 24 sterujących prędkościami przepływu, powoduje, że strumienie reagentów 20 łączą się w określonych proporcjach - optymalnych do przeprowadzenia danej reakcji chemicznej, będącej podstawą oznaczenia. Reagenty są tego typu, że po wejściu w reakcję chemiczną z płynem podializacyjnym 6 powodują kontrolowaną zmianę barwy roztworu poreakcyjnego 21.

Przykładowymi oznaczeniami, które mogą być wykonywane za pomocą aparatu oraz zestawu według wynalazku są:

PL 237 447 B1

- metoda Jaffe oznaczania kreatyniny, dla której reagenty 20 są następujące: wzorzec kreatyniny, kwas pikrynowy, wodorotlenek sodu, płyn podializacyjny 6,

- metoda oznaczania mocznika, dla której reagenty 20 są następujące: wzorzec mocznika w kwasie solnym, kwas solny, dimetyloaminobenzaldehyd roztwór wodno-etanolowy w kwasie solnym, płyn podializacyjny 6,

- metoda oznaczania mocznika, dla której reagenty 20 są następujące: roztwór ureazy i błękit bromotymolowy (lub inny wskaźnik pH), płyn podializacyjny 6,

- metoda fosforomolibdenowa, dla której reagenty 20 są następujące: roztwór fosforanu (V) amonu, kwasowy roztwór molibdenianu (VI) amonu i kwasu askorbinowego, płyn podializacyjny 6.

Reakcja prowadzona jest w różny sposób w zależności od wybranej metody. Może być prowadzona:

a) w sposób ciągły tzn. przepływ cieczy i roztworów w przewodzie głównym 17 i w przewodach bocznych 18 a, b, c, d przebiega przez cały czas, gdy pracują pompy 24,

b) w sposób dyskretny tzn. przepływ cieczy i roztworów w przewodzie głównym 17 i/lub w przewodach bocznych 18 a, b, c, d przebiega przez skończony czas, krótszy od czasu dializy, przy czym czas jest nie dłuższy niż ten konieczny do zajścia reakcji i pomiaru z naprzemiennym zatrzymaniem pomp 24,

c) w sposób okresowy tzn. przepływ cieczy i roztworów w przewodzie głównym 17 i/lub w przewodach bocznych 18 a, b, c, d przebiega przez skończony czas, krótszy od czasu dializy, z naprzemiennym zatrzymaniem przepływu na czas konieczny do zajścia reakcji.

Powstały roztwór poreakcyjny 21 zostaje doprowadzony do znajdującego się w kartridżu 11 przewodu detekcyjnego 23. W przewodzie detekcyjnym 23 następuje optyczny pomiar roztworu poreakcyjnego 21 przez detektor optyczny 26, np. fotometryczny sparowany detektor diodowy albo detektor fluorymetryczny. Barwa roztworu poreakcyjnego 21, w szczególności jej natężenie jest informacją zamienianą na sygnał elektryczny w detektorze optycznym 26. Na podstawie odczytu z detektora optycznego 26 następuje określenie stężenia badanego składnika. Szczegóły detektora optycznego 26 zostały pokazanie na fig. 8. Detektor optyczny 26 stosowany w aparacie 7 jest czuły na zmiany intensywności zabarwienia roztworu przez niego przepływającego. Geometria kanału przepływowego, tj. przewodu detekcyjnego 23 detektora (apretura i długość) pozwala na ustalenie objętości martwej detektora 26. Detektor 26 zawiera źródło światła i element światłoczuły. W trakcie świecenia źródłem światła na element światłoczuły, na elemencie światłoczułym generowany jest sygnał. Gdy przez objętość detektora 26 przepływa roztwór 21, który jest bezbarwny lub barwny, ale zawiera tylko reagenty 20 i czysty płyn dializacyjny, rejestrowany jest tzw. sygnał podstawowy lub tzw. tło odpowiadające zerowemu stężeniu oznaczanego analitu. Gdy przez objętość detektora 26 przepływa roztwór 21 zawierający produkty reakcji chemicznej, powoduje on pochłonięcie światła ze źródła, przez co powoduje zmniejszenie ilości światła padającego na element światłoczuły, co skutkuje zmianą sygnału rejestrowanego na elemencie światłoczułym (tzw. sygnał analityczny). Różnica pomiędzy sygnałem podstawowym a sygnałem analitycznym jest proporcjonalna do stężenia analitu w badanym segmencie roztworu.

Zastosowanie detektora optycznego 26 jest korzystne z uwagi na wyeliminowanie problemu pęcherzyków gazu pojawiających się w strumieniu reagentów przeprowadzanych przez objętość detektora 26. Źródłem pęcherzyków gazu może być np. reakcja chemiczna prowadzona w układzie przepływowym 16 lub dializator 1. Taki detektor 26 charakteryzuje się wyższą stabilnością pomiaru niż analogiczny przepływowy detektor np. potencjometryczny lub amperometryczny ponieważ pęcherzyki gazu przez niego przechodzące w niewielkim stopniu wpływają na stabilność działania detektora 26 i nie powodują zmian sygnału podstawowego w trakcie pomiaru. Jak pokazano na fig. 3 aparat 7 zawiera również układ elektroniczny, na który składają się połączenia elektryczne oraz układ sterująco-akwizycyjny 30 z modułem 30a do komunikacji przewodowej lub bezprzewodowej. Układ sterująco-akwizycyjny 30 steruje podzespołami układu przepływowego 16, w szczególności pompami oraz zaworami, jak również przetwarza sygnał pomiarowy odbierany z detektora optycznego 26. Moduł 30a do komunikacji umożliwia przesyłanie zebranych danych poza aparat 7, jak również zdalne sterowanie aparatem 7. Na Fig. 4 oraz 5 przedstawiono schematycznie oraz w konkretnym przykładzie realizacji widok ogólny aparatu 7 zaimplementowanego jako zestaw 9 według wynalazku. Zestaw 9 składa się z urządzenia 10 i kartridża 11 i jest samodzielnym urządzeniem dedykowanym konkretnie do oznaczania tylko i wyłącznie analitu w płynie podializacyjnym. Urządzenie 10 posiada obudowę 10a zasadniczo w kształcie prostopadło

PL 237 447 B1 ścianu, jednakże obudowa może być o dowolnym kształcie i rozmiarach umożliwiających pomieszc zenie wszystkich podzespołów hydraulicznych oraz elektrycznych. W szczególności w obudowie 10a znajduje się wyprowadzenie dla badanego płynu podializacyjnego, które jest zakończone środkami łączącymi 10b w postaci wkręcanej szybkozłączki do węża. Podobnie w obudowie 10a montuje się drugie środki łączące, korzystnie również w postaci szybkozłączki do wprowadzania do urządzenia 10 płynu podializacyjnego 6 (nie przedstawiono).

Jak pokazano schematycznie na Fig. 4, urządzenie 10 zawiera gniazdo 12, do którego wprowadzony jest kartridż 11. Część kartridża 11 znajdująca się wewnątrz obrysu urządzenia 10 została przedstawiona na Fig. 4 linią przerywaną. Kształt gniazda 12 odpowiada kształtowi kartridża 11, dzięki czemu możliwe jest umieszczenie kartridża w gnieździe 12. Kartridż 11 i urządzanie 10 mogą mieć inne wzajemne położenie, np. gniazdo 12 na kartridż 11 może być utworzone co najmniej częściowo w zewnętrznym profilu urządzenia 10. Szczegółowa budowa schematyczna urządzenia 10 oraz kartridża 11 została przedstawiona na Fig. 9 i Fig. 7, które przedstawiają odpowiednio schemat urządzenia 10 według wynalazku bez kartridża 11 - Fig. 9 oraz przekrój kartridża - Fig. 7.

Jak pokazano schematycznie na fig. 4 kartridż 11 umieszczany jest w gnieździe 12 urządzenia 10 i tworzy zestaw 9 według wynalazku. Podczas umieszczania kartridża 11 w urządzeniu 10 następuje połączenie elementów hydraulicznych i elektrycznych kartridża 11 i urządzenia 10, które tworzą zestaw przedstawiony schematycznie na fig. 10.

Na fig. 6 przedstawiony został kartridż w jednym z przykładów realizacji. Posiada on dowolnie ukształtowaną obudowę 11a, o kształcie komplementarnym do kształtu gniazda 12 w urządzeniu 11. Obudowę 10a urządzenia 10 oraz obudowę 11 a kartridża 11 można wykonać dowolną znaną technologią, przykładowo przez wytłaczanie, wtryskiwanie, w technologii druku trójwymiarowego itd.

Przedstawiony na Fig. 6 oraz 7 kartridż 11 zawiera cztery pojemniki 15, z których jeden pojemnik 15a jest pusty, a w pozostałych znajdują się reagenty 20 do przeprowadzenia reakcji oznaczania poziomu analitu w płynie podializacyjnym 6. W kartridżu 11 reagenty 20 znajdują się w ilości niezbędnej do przeprowadzenia jednego monitorowania, podczas którego wykonywana jest pewna liczba oznaczeń, która to ilość jest odpowiednia do ciągłego przeprowadzania oznaczeń poziomu analitu przez cały czas trwania jednego zabiegu hemodializy. Analitami, które podlegają reakcji oznaczaniu ilościowemu są (jak wspomniano uprzednio) przykładowo kreatynina, jony fosforanowe albo mocznik.

Jeden pojemnik 15a kartridża może być korzystnie pusty, jeżeli służy on do zebrania czystego płynu dializacyjnego 3 generowanego w momencie, w którym pacjent 5 nie jest jeszcze oczyszczany. Czysty płyn dializacyjny 3, nie zawierający toksyn, jest używany do kalibracji urządzenia 10.

Każdy z czterech pojemników 15 kartridża 11 zawiera elementy hydrauliczne (nie pokazano) zapewniające połączenie przepływowe pomiędzy zawartością pojemnika 15 a przewodami bocznymi 18 do doprowadzania reagentów 20 znajdującymi się w urządzeniu 10.

Korzystnie kartridż 11 posiada środki znacznika 37 do przechowywania informacji o kartridżu, w szczególności dotyczące jego rodzaju, tzn. analitu jaki można oznaczać z jego wykorzystaniem. Przykładowo środkami znacznika 37 może być znacznik RFID (ang. radio frequency Identification). Specjalista z dziedziny będzie jednak wiedział, że mogą to być dowolne inne środki techniczne przystosowane do automatycznego przewodowego lub bezprzewodowego odczytywania. Dzięki ich zastosowaniu możliwe jest rozróżnienie użytego kartridża przez urządzenie 10 i odpowiednie sterowanie procesem oznaczania analitu.

Kartridż 11 z założenia jest elementem jednorazowego użytku, gdyż po przeprowadzeniu monitorowania, reagenty 20 ulegają zużyciu. Istnieje jednak możliwość regeneracji zużytego kartridża 11 poprzez uzupełnienie pojemników 15 reagentami 20.

Jak pokazano na fig. 9 urządzenie 10 do oznaczania analitu według wynalazku zawiera przewód doprowadzający 13, którym doprowadza się do urządzenia 10 płyn podializacyjny 6 z systemu dializatora 1. Tak jak zostało to już opisane w odniesieniu do systemu przedstawionego na fig. 2 oraz 3, również w urządzeniu 10 przewód doprowadzający 13 rozgałęzia się na dwa przewody 14a i 14b, z których jeden jest doprowadzony do gniazda 12 na kartridż 11, i po wprowadzeniu kartridża 11 łączy się jednym z pojemników 15 kartridża 11a drugi jest połączony z przewodem głównym 17 układu przepływowego 16.

Urządzenie 10 zawiera przewód główny 17 oraz cztery przewody boczne 18 a, b, c, d poprowadzone od gniazda 12 na kartridż 11 do przewodu głównego 17. Tymi czterema przewodami bocznymi 18 a, b, c, d, po umieszczeniu kartridża 11 w urządzeniu 10, doprowadzane są z zasobników 19 do

PL 237 447 B1 przewodu głównego 17 strumienie reagentów 20 do przeprowadzenia reakcji oznaczania poziomu analitu. W przewodzie głównym 17 zachodzi reakcja w przepływie i powstaje roztwór poreakcyjny 21, który doprowadzany jest do zakończenia 22 przewodu głównego 17, który po włożeniu kartridża 11 łączy się z przewodem detekcyjnym 23, który znajduje się w kartridżu 11.

Aby możliwe było zebranie niezawierającego toksyn płynu dializacyjnego 3 do jednego z pojemników 15 wymiennego kartridża, w układzie przepływowym 16 urządzenia 10, zastosowane zostały dwa zawory uciskowe 27, kierujące płyn 3 pobierany ze sztucznej nerki albo bezpośrednio do układu przepływowego 16 albo do pojemnika 15 w kartridżu 11.

Tak jak w przypadku aparatu 7 według wynalazku, elementy hydrauliczne urządzenia 10 i kartridża 11 przykładowo stanowią mikrosolenoidowe (elektromagnetyczne) i/lub piezoelektryczne i/lub mechaniczne, sterowane elektrycznie i/lub elektronicznie pompy 24 i zawory 27. Elementy hydrauliczne połączone są pomiędzy sobą przewodami o odpowiednim przekroju, korzystnie o średnicy mniejszej niż 1 mm. Połączenie elementów hydraulicznych (24, 27) i przewodów teflonowych (17, 18) zrealizowane jest w znany sposób za pomocą środków łączących 28, np. za pomocą gwintowanych króćców lub poprzez umieszczenie końcówki przewodu w elastycznym wężu o średnicy wewnętrznej mniejszej od zewnętrznej średnicy węża teflonowego. Elementy hydrauliczne wraz z przewodami (17, 18) tworzą układ zamknięty, w którym płyną roztwory reagentów 20, niezbędne do zanalizowania próbek płynu podializacyjnego 6.

Jak pokazano na fig. 9 oraz 10 urządzenie 11 zawiera środki 35 do pozyskiwania informacji o kartridżu 11. Przykładowo może to być czytnik RFID. Specjalista z dziedziny będzie jednak wiedział, iż mogą to być dowolne środki techniczne do pozyskiwania informacji o kartridżu, w zależności od tego w jakiej technologii są one przechowywane w kartridżu 11. Przykładowo pozyskiwanie informacji o kartridżu może odbywać się przewodowo, za pomocą połączenia elektrycznego wyprowadzonego do gniazda 12.

Jak pokazano na fig. 10, detektor optyczny 26 dedykowany do danego typu oznaczenia znajdujący się w zestawie według wynalazku znajduje się w kartridżu 11. Dzięki temu, że detektor optyczny 26 umieszczony jest w kartridżu 11, może on być wymieniany przez użytkownika wraz z kartridżem 11 po przeprowadzeniu jednego procesu monitorowania. Ta możliwość wymiany detektora optycznego 26 po każdym monitorowaniu stanowi istotną zaletę wynalazku, gdyż detektor optyczny 26 jest dedykowany do danego typu oznaczenia, i wymienianie detektora 26 wraz z kartridżem 11 czyni urządzenie uniwersalnym, odpowiednim do oznaczania różnych analitów. Ponadto detektory optyczne 26 często ulegają uszkodzeniu. W przypadku umieszczenia detektora diodowego 26 w urządzeniu 10 do oznaczania poziomu analitu, uszkodzony detektor diodowy 26 nie mógłby zostać wymieniony przez użytkownika, lecz konieczna byłaby naprawa urządzenia w profesjonalnym punkcie serwisowym.

Podłączenie zestawu 9 urządzenia 10 z kartridżem 11 do systemu sztucznej nerki 1, przedstawione schematycznie na Fig. 1, jest realizowane np. przez wprowadzenie w linię przewodu, którym odprowadzany jest płyn podializacyjny 6, elementu rozgałęziającego 29. Przykładowo element rozgałęziający 29 zawiera dwa króćce przyłączeniowe 29a, b, które włącza się w linię przewodu z płynem podializacyjnym 6 oraz króciec odpływowy 29c, przez który część płynu podializacyjnego 6 jest kierowana do zestawu 9 według wynalazku. Element rozgałęziający 29 włącza się w linię przewodu płynu podializacyjnego 6 dowolnym znanym sposobem, np. przez „szybkozłączki”. Element rozgałęziający 29 włącza się pomiędzy dwie „szybkozłączki”, będące elementem infrastruktury sztucznej nerki 1.

Takie rozwiązanie stosuje się w systemach sztucznej nerki 1 bez recyrkulacji płynu podializacyjnego 6, tj. takich w których płyn podializacyjny 6 po dializie jest odprowadzany poza układ sztucznej nerki 1.

W systemach z recyrkulacją płynu podializacyjnego 6 roztwór po analizie wraz ze zużytymi reagentami 20 nie jest zawracany. W takim przykładzie realizacji zestaw 9 według wynalazku może być stosowany w systemach sztucznej nerki 1 z recyrkulacją płynu podializacyjnego 6, tj. zamkniętych systemach sztucznej nerki 1 używanych w warunkach domowych lub ambulatoryjnych. W takim przypadku urządzenie 10 musi być ponadto wyposażone w środki do gromadzenia roztworu poreakcyjnego 21 wraz ze zużytymi reagentami 20.

Jak zostało to pokazane na fig. 9, 10 oraz 11, odpowiednio urządzenie 10 oraz zestaw 9 według wynalazku zawiera również, umieszczony w urządzeniu 10, elektroniczny podzespół sterujący 30, który steruje elementami urządzenia 10 oraz kartridża 11 oraz zbiera dane pomiarowe. Zestaw 9 może współpracować z urządzeniami zewnętrznymi tworząc system przedstawiony schematycznie na Fig. 11. Dane pomiarowe mogą być zapisywane w pamięci wewnętrznej urządzenia 10 lub wysyłane przewodowo lub

PL 237 447 B1 bezprzewodowo do zewnętrznego urządzenia 31, w którym następuje ich przetworzenie. Przykładem takiego urządzenia zewnętrznego może być centralny serwer 31, czy też „chmura”. Zestaw 9 współpracujący z systemem urządzeń zewnętrznych umożliwia bezprzewodowe sterowanie urządzeniem 10, bezprzewodowe zbieranie wyników, a następnie przetwarzanie i prezentowanie danych zdalnie za pomocą mobilnego urządzenia mikroprocesorowego 32 (smartfon, tablet, laptop). Program komputerowy 33 obsługujący sieć urządzeń działa centralnie na serwerze zdalnym 31. Program komputerowy 33 ma możliwość prezentacji danych pomiarowych surowych i przetworzonych na trzech poziomach dostępu (dla pacjenta, dla lekarza, dla administratora systemu). Dane pomiarowe są jednocześnie interpretowane i przetwarzane. Wynikiem przetwarzania danych są stężenia analitów podczas trwania zabiegu hemodializy. Program komputerowy 33 łączy się z urządzeniem pacjenta 32 (urządzenia mobilne smartfon, tablet, komputer osobisty) na jednym z poziomów dostępy. Program komputerowy 33 potrafi archiwizować w pamięci urządzania mobilnego 32 dane pacjenta dotyczące wykonanych w przeszłości monitoringów. Umożliwia on również porównanie danych z kolejnych monitoringów i wyświetla statystykę zadanych wartości.

Zestaw 9 do oznaczania analitu na drodze reakcji chemicznej według wynalazku zapewnia zatem możliwość monitorowania poziomo analitów w płynie opuszczającym sztuczną nerkę 1 w trakcie zabiegu hemodializy oraz umożliwia zbieranie danych pomiarowych w czasie rzeczywistym. Zestaw współpracujący z urządzeniami zewnętrznymi 31, 32 może tworzyć system umożliwiający przetwarzanie i administrowanie danymi.

Specjalista z dziedziny będzie wiedział, iż możliwe jest zaimplementowanie systemu do oznaczania analitów w płynie postdializacyjnym na drodze reakcji chemicznej również w innej postaci niż zestaw 9 składający się z oddzielnego przenośnego urządzenia 10 z wymiennym kartridżem 11. Możliwe są również odmiany systemu, który jest integralną częścią innego podzespołu układu do hemodializy, o ile w podzespole tym znajduje się wyprowadzenie płynu podializacyjnego 6. System taki nie musi również zawierać wymiennego kartridża z pojemnikami o ile reagenty są doprowadzane w sposób ciągły do pojemników 15 z większych zasobników zewnętrznych, przy czym specjalista z dziedziny będzie wiedział iż taka postać systemu wymaga użycia reagentów stabilnych w czasie i zdatnych do długotrwałego przechowywania w większych ilościach. System może również zawierać więcej niż jeden detektor optyczny 26 i oznaczać równocześnie poziom kilku analitów.

Claims (19)

1. Aparat do oznaczania analitu w płynie podializacyjnym na drodze reakcji chemicznej, zawierający przewód główny, którym płynie płyn podializacyjny, który to przewód doprowadza badany płyn do przepływowego detektora spektrofotometrycznego, znamienny tym, że zawiera układ przepływowy (16), który zawiera przewód główny (17) do prowadzenia reakcji oznaczenia analitu w płynie podializacyjnym (6), przewody boczne (18) do doprowadzania reagentów (20) do oznaczenia analitu na drodze reakcji chemicznej z pojemników (15) za pomocą pomp (24) do przewodu głównego (17) oraz przewód (13) do doprowadzania płynu podializacyjnego do przewodu głównego (17), przy czym aparat zawiera dodatkowo co najmniej trzy pojemniki (15) na reagenty (20), w tym na wzorzec analitu i na czysty płyn dializacyjny, połączone z przewodem głównym (17) za pomocą przewodów bocznych (18), przy czym reagenty (20) są takiego typu, że powodują kontrolowaną zmianę barwy płynu podializacyjnego (6), zaś przewód główny (17) posiada odcinek przewodu detekcyjnego (23), który jest wyposażony w detektor optyczny (26) generujący sygnał pomiarowy zależny od barwy płynu podializacyjnego (6), który to aparat został przedstawiony na rysunkach Fig. 1,2, 3, 11.

2. Aparat według zastrz. 1, znamienny tym, że reagenty (20) znajdujące się w kolejnych pojemnikach (15) stanowią: wzorzec kreatyniny, kwas pikrynowy, wodorotlenek sodu.

3. Aparat według zastrz. 1, znamienny tym, że reagenty (20) znajdujące się w kolejnych pojemnikach (15) stanowią: wzorzec mocznika, roztwór nośny do kalibracji, kwas solny, dietyloaminobenzaldehyd.

4. Aparat według zastrz. 1, znamienny tym, że reagenty (20) znajdujące się w kolejnych pojemnikach (15) stanowią: wzorzec mocznika, roztwór ureazy i błękit bromotymolowy.

PL 237 447 B1

5. Aparat według zastrz. 1, znamienny tym, że reagenty (20) znajdujące się w kolejnych pojemnikach (15) stanowią: wzorzec jonów fosforanowych, roztwór nośny do kalibracji, kwas askorbinowy (lub inny reduktor), kwasowy roztwór molibdenianu (VI) amonu.

6. Urządzenie do oznaczania analitu w płynie podializacyjnym na drodze reakcji chemicznej, zawierające przewód główny, którym płynie płyn podializacyjny, który to przewód doprowadza badany płyn do przepływowego detektora spektrofotometrycznego, znamienne tym, że zawiera układ przepływowy (16), gdzie układ przepływowy zawiera przewód główny (17) do prowadzenia reakcji oznaczenia analitu w płynie podializacyjnym (6), przewody boczne (18) do doprowadzania reagentów (20) do oznaczenia analitu na drodze reakcji chemicznej z pojemników (15) za pomocą pomp (24) do przewodu głównego (17) oraz przewód (13) wyposażony w zawór (27) łączący go z dalszym przewodem (14a) do doprowadzania płynu podializacyjnego (6) do przewodu głównego (17), który to przewód główny (17) po połączeniu z przewodami bocznymi (18) zawiera roztwór poreakcyjny (21) powstały ze zmieszania płynu podializacyjnego (6) z odczynnikami (20) gotowy do detekcji, przy czym urządzenie (10) zawiera gniazdo (12) do przyłączenia wymiennego kartridża (11) zawierającego co najmniej trzy pojemniki (15) na reagenty (20), w tym na wzorzec analitu i na czysty płyn dializacyjny, połączone z przewodem głównym (17) za pomocą przewodów bocznych (18), przewód detekcyjny (23) oraz detektor optyczny (26), przy czym reagenty (20) są takiego typu, że powodują kontrolowaną zmianę barwy płynu podializacyjnego (6), zaś gniazdo (12) wyposażone jest w środki łączące (36) do przepływowego łączenia przewodów bocznych (18) wyposażonych w pompy (24) z pojemnikami (15) w kartridżu (11) oraz do przepływowego łączenia przewodu głównego (17) z przewodem detekcyjnym (23) w kartridżu, wyposażony w detektor optyczny (26) generujący sygnał pomiarowy zależny od barwy płynu podializacyjnego (6), które to urządzenie zostało przedstawione na rysunkach Fig. 1,4, 5, 9, 10, 11.

7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że zawiera ponadto układ sterująco-akwizycyjny (30) oraz środki (35) do pozyskiwania informacji o kartridżu (11), korzystnie system wykorzystujący komunikację przewodową lub system wykorzystujący komunikację radiową, przykładowo system RFID zawierający odbiornik umieszczony w urządzeniu (10), kompatybilny ze znacznikiem umieszczonym w kartridżu (11).

8. Urządzenie według zastrz. 6 albo 7, znamienne tym, że zawiera ponadto moduł do komunikacji (30a) bezprzewodowej lub przewodowej z urządzeniami zewnętrznymi.

9. Kartridż do oznaczania analitu na drodze reakcji chemicznej w płynie podializacyjnym, znamienny tym, że zawiera co najmniej trzy pojemniki (15) na reagenty (20), w tym na wzorzec analitu i na czysty płyn dializacyjny, a co najmniej jeden pojemnik (15) stanowi pojemnik na płyn dializacyjny i jest pusty przed użyciem kartridża (11), i posiada przepływowe połączenie z przewodem (14b) połączonym poprzez zawór (27) z przewodem (13) doprowadzającym płyn dializacyjny, a także zawiera przewód detekcyjny (23) wyposażony w detektor optyczny (26), generujący sygnał pomiarowy zależny od barwy płynu podializacyjnego (6), oraz środki znacznika (37) przechowujące informacje o kartridżu (11), korzystnie środki wykorzystujące komunikację przewodową lub system wykorzystujący komunikację bezprzewodową, przykładowo znacznik RFID kompatybilny z odbiornikiem umieszczonym w urządzeniu (10), a stosowane reagenty (20) są takiego typu, że powodują kontrolowaną zmianę barwy płynu podializacyjnego (6), który to kartridż został przedstawiony na rysunkach Fig. 4, 5, 6, 7, 8, 10.

10. Kartridż według zastrz. 9, znamienny tym, że detektor optyczny (26) stanowi fotometryczny sparowany detektor diodowy.

11. Kartridż według zastrz. 10, znamienny tym, że detektor optyczny (26) stanowi detektor fluorometryczny.

12. Kartridż według zastrz. 9, znamienny tym, że jest kartridżem (11) do oznaczania poziomu kreatyniny.

13. Kartridż według zastrz. 12, znamienny tym, że reagenty (20) znajdujące się w kolejnych pojemnikach (15) stanowią: wzorzec kreatyniny, kwas pikrynowy, wodorotlenek sodu.

14. Kartridż według zastrz. 9, znamienny tym, że jest kartridżem (11) do oznaczania poziomu mocznika.

15. Kartridż według zastrz. 14, znamienny tym, że reagenty (20) znajdujące się w kolejnych pojemnikach (15) stanowią: wzorzec mocznika, roztwór nośny do kalibracji, kwas solny, dietyloaminobenzaldehyd.

PL 237 447 B1

16. Kartridż według zastrz. 14, znamienny tym, że reagenty (20) znajdujące się w kolejnych pojemnikach (15) stanowią: wzorzec mocznika, roztwór ureazy i błękit bromotymotowy.

17. Kartridż według zastrz. 9, znamienny tym, że jest kartridżem (11) do oznaczania poziomu jonów fosforanowych.

18. Kartridż według zastrz. 17, znamienny tym, że reagenty (20) znajdujące się w kolejnych pojemnikach (15) stanowią: wzorzec jonów fosforanowych, roztwór nośny do kalibracji, kwas askorbinowy (lub inny reduktor), kwasowy roztwór molibdenianu (VI) amonu.

19. Zestaw do monitorowania poziomu analitu w płynie podializacyjnym, znamienny tym, że zawiera urządzenie (10) do prowadzenia reakcji oznaczania poziomu analitu w płynie podializacyjnym (6) według dowolnego z zastrzeżeń 6-8 oraz kartridż (11) według dowolnego z zastrzeżeń 9-18.