PL240162B1

PL240162B1 - Sposób, urządzenie oraz układ do pomiaru przepuszczalności w szczególności skrzepu fibrynowego

Info

Publication number: PL240162B1
Application number: PL402203A
Authority: PL
Inventors: Adam PIŁAT; Adam Piłat; Anetta Undas; Michał Ząbczyk
Original assignee: Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2022-02-28
Also published as: EP2746766A1; EP2746766B1; US20140174156A1; PL402203A1; US9435725B2

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób, urządzenie oraz układ do pomiaru przepuszczalności w szczególności skrzepu fibrynowego.

Niedokrwienie, będące lokalnym zaburzeniem ukrwienia na skutek ograniczenia lub całkowitego zatrzymania dopływu krwi do tkanki a w jego następstwie hipoksja, niedożywienie i ostatecznie martwica części narządu objętego procesem niedokrwiennym, jest częstym zjawiskiem występującym w patogenezie wielu stanów klinicznych, a także podczas przeprowadzanych zabiegów chirurgicznych. Przyczyną takich stanów są m.in. powstające skrzepy fibrynowe o nieprawidłowej stabilności i strukturze. Dane epidemiologiczne uzyskane z badań prowadzonych ex vivo oraz in vitro sugerują, iż zmienione właściwości skrzepu fibrynowego są związane z występowaniem udaru niedokrwiennego mózgu, zawału mięśnia serca czy żylnej choroby zakrzepowo-zatorowej. Uogólniając, skrzepy zbudowane z gęstej sieci cienkich włókien fibryny o drobnych porach i wysokiej stabilności i odporności na enzymatyczną degradację są związane z obecnością stanu prozakrzepowego. Istnieją więc silne przesłanki, iż przepuszczalność skrzepu fibrynowego może być czynnikiem ryzyka wystąpienia epizodów zakrzepowo-zatorowych.

Znane są sposoby pomiaru przepuszczalności z zastosowaniem np. komory Rowe’a. Sposoby te polegają na badaniu przepuszczalności i określaniu współczynników przepuszczalności materiału pod ustalonym ciśnieniem przepływającego medium.

Znane jest również urządzenie do badań przepuszczalności hydraulicznej zawiesin twardniejących FALACIŃSKI P., GARBULEWSKI K., KLEDYŃSKI Z., SKUTNIK Z., ZIARROWSKA A. 2004: Badania barier hydraulicznych z zawiesin cementowo-betonitowych z dodatkiem popiołów fluidalnych. Przegląd Naukowy WIiKŚ, Rocznik XIII, Zeszyt 2/29, 202-215.

Z publikacji Jonasa A Sj0landa “A new optimized method for the determination of fibrin clot permeability” Lippincott Williams & Wilkins, 2005, str. 579-583, znany jest układ do pomiaru przepuszczalności skrzepu fibrynowego, który składa się ze szklanego zbiornika na ciecz o pojemności 500 ml wyposażonego w gumowy korek i wentyl służący do wyrównania ciśnienia oraz gumowy wąż połączony z polipropylenową rurką (pipeta serologiczna o całkowitej pojemności 1 ml ucięta do długości pozwalającej na wypełnienie jej 100 μl materiału). Układ ten wyposażony jest także w probówkę (zbiornik odbierający), do której zbierana jest ciecz przesączona przez skrzep fibrynowy oraz stoper do pomiaru czasu przesączania. Zastosowanie takiego układu wymaga dokonania dwukrotnego pomiaru masy probówki - przed rozpoczęciem i po zakończeniu badania. Ponadto konieczność manualnego włączenia i/lub wyłączenia stopera zależne są od manualnej sprawności operatora i wymagają kontroli upływającego czasu w celu zaprzestania zbierania przesączu po upływie założonego czasu (120 minut do przepłukania skrzepu oraz 110 minut pomiaru).

Manualne stanowisko wymagało od operatora monitorowania poziomu buforu w zbiorniku w związku z jego zużywaniem, ważenia probówki na bufor przepuszczony przez skrzep przed pomiarem oraz po jego zakończeniu. Pomiar przepuszczalności jednego skrzepu był praco- i czasochłonny.

Ponadto w obliczu faktu, że schorzenia sercowo-naczyniowe wymieniane są jako najczęstsza przyczyna zgonów, a większość z nich ma związek z obecnością stanu prozakrzepowego w naczyniach krwionośnych, pojawia się potencjalna konieczność badania przepuszczalności skrzepu w trybie rutynowym, co niesie konieczność maksymalnej automatyzacji i uproszczenia pomiaru.

W związku z powyższym celem wynalazku jest opracowanie sposobu, urządzenia oraz układu mającego na celu zautomatyzowanie, uproszczenie pomiaru przepuszczalności i zwiększenie jakości metody pomiaru.

Zadanie według wynalazku rozwiązano za pomocą sposobu pomiaru przepuszczalności materiału, w szczególności skrzepu fibrynowego, polegający na pomiarze cieczy przepuszczanej przez badaną próbkę oraz czasu przepuszczania, charakteryzującego się tym, że:

- zestawia się w pionowej osi zbiornik wejściowy z cieczą przepuszczalną, zbiornik z próbką oraz zbiornik odbierający, na ciecz przepuszczalną urządzenia ważącego,

- przyłącza się do wylotu zbiornika wejściowego z cieczą przepuszczalną zbiornik z próbką, w sposób szczelny tak, aby pomiędzy próbką, a cieczą nie znalazło się powietrze, - utrzymuje się stałe ciśnienia hydrostatyczne, które oddziałuje na badaną próbkę, przez uzupełnianie cieczy przepuszczalnej w zbiorniku wejściowym o wartość cieczy przepuszczonej przez próbkę,

- pomiar prowadzi się w stabilizowanych warunkach temperatury, w zakresie od -100°C do 150°C oraz ciśnienia atmosferycznego, w zakresie 1 atm ±50%, w komorze klimatyzacyjnej,

PL 240 162 B1

- mierzy się oraz rejestruje moment rozpoczęcia badania, którym jest moment rozpoczęcia badania, którym jest moment skroplenia się w zbiorniku odbierającym pierwszej kropli cieczy przepuszczonej przez próbkę,

- mierzy się masę każdej kolejnej przepuszczonej kropli oraz rejestruje wartość masy każdej przepuszczonej kropli,

- mierzy się oraz rejestruje czas pomiędzy przepuszczeniem każdej kolejnej kropli,

- mierzy się i rejestruje przez cały okres przepłukiwania próbki, czasy przepuszczania kropel oraz ich masy,

- uzupełnia się ilość cieczy przepuszczanej, w zbiorniku wejściowym, po przepuszczeniu każdej kropli cieczy, o masę równą wartości masy przepuszczonej kropli,

- porównuje się masę kolejnych kropli i czas pomiędzy przepuszczaniem kolejnych kropli, aż do uzyskania stałych wartości mas poszczególnych kropli oraz stałego przedziału czasu pomiędzy kolejnymi skropleniami, czyli do momentu zakończenia procesu przepłukiwania skrzepu i ustaleniu warunków stabilnych przepuszczania, dokonuje się właściwego pomiaru i rejestracji masy i czasu przepuszczania kropli w warunkach stabilnych.

Korzystnie, przed przyłączeniem zbiornika z próbką do zbiornika wejściowego, przygotowuje się próbkę badanego materiału poprzez umieszczenie jej w zbiorniku z próbką o znanej objętości, tak iż próbka materiału całkowicie wypełnia objętość zbiornika z próbką.

Korzystnie, w trakcie pomiaru, w komorze klimatycznej utrzymuje się stałą temperaturę oraz ciśnienie na poziomie wartości zadanych dla badania, korzystnie zbliżonych do naturalnych warunków przepuszczania.

Korzystnie, utrzymuje się w trakcie pomiaru, ciśnienie hydrostatyczne pomiędzy meniskiem cieczy w zbiorniku wejściowym, a dolną krawędzią zbiornika z próbką materiału badanego na stałym poziomie, dobranym odpowiednio do wytrzymałości badanego materiału.

Wynalazek dostarcza ponadto urządzenie do pomiaru przepuszczalności materiału, w szczególności skrzepu fibrynowego, wyposażone w zbiornik wejściowy z cieczą przepuszczalną, zbiornik z badaną próbką i urządzenie ważące, charakteryzujące się tym, że zbiornik wejściowy połączony jest ze zbiornikiem z próbką za pomocą uchwytu, który umieszczony jest w rdzeniu elektromagnetycznym, na którym umieszczony jest czujnik temperatury rdzenia elektromagnesu oraz nawinięte jest uzwojenie elektromagnesu, na którym umieszczony jest czujnik temperatury uzwojenia elektromagnesu, natomiast w osi pionowej zbiornika, pod zbiornikiem z próbką umieszczony jest zbiornik odbierający, w stanie spoczynku podtrzymywany uchwytami zbiornika odbierającego, a na jego górnej krawędzi umieszczone są elementy magnetyczne lub ferromagnetyczne, zaś pod zbiornikiem odbierającym znajduje się element do pomiaru odległości, a pod nim w jego osi umieszczony jest czujnik odległości, zaś w szczelinie między elektromagnesem, a zbiornikiem odbiorczym, umieszczony jest czuj nik pola magnetycznego. Korzystnie, zbiornik wejściowy połączony jest ze zbiornikiem z próbką za pomocą uchwytu, w postaci silikonowego uchwytu łączącego.

Korzystnie, zbiornik wejściowy połączony jest postaci połączenia gwintowanego.

Korzystnie, zbiornik wejściowy połączony jest postaci połączenia magnetycznego.

Korzystnie, zbiornik wejściowy połączony jest postaci tulei z zaworem odpowietrzającym.

ze ze ze zbiornikiem zbiornikiem zbiornikiem

Korzystnie, zbiornik odbierający jest pojemnikiem o szczelnych próbką próbką próbką za za za ściankach pomocą uchwytu, pomocą uchwytu, pomocą uchwytu, dolnej i bocznych, a część górna zbiornika odbierającego jest całkowicie lub częściowo otwarta.

Korzystnie, zbiornik odbierający zastępuje się zbiornikiem odbiorczym w postaci stożka, z pierścieniem wykonanym z materiału ferromagnetycznego lub będącego magnesem o polaryzacji pionowej.

Korzystnie, zbiornik odbiorczy posiada otwory.

Korzystnie, zbiornik odbiorczy wyposażony jest w magnes trwały umieszczony w dolnej części zbiornika odbiorczego.

Korzystnie, czujnik pola magnetycznego, umieszczony w szczelinie między elektromagnesem a zbiornikiem odbiorczym, jest czujnikiem Halla.

Ponadto wynalazek dostarcza także układ do pomiaru przepuszczalności materiału, w s zczególności skrzepu fibrynowego, wyposażony w układ sterowania i monitorowania w czasie rzeczywistym, układ rejestrująco-analizujący, układ pomiarowo-sterujący komory klimatycznej, blok lokalizatora położenia zbiornika odbiorczego, blok detektora temperatury, regulator, sterownik mocy oraz blok

PL 240 162 B1 wymiany danych, charakteryzujący się tym, że składa się z urządzenia do pomiaru masy przepuszczanej cieczy, nad którym umieszczony jest w uchwycie zbiornik wejściowy z przyłączonym zbiornikiem z próbką materiału badanego, przy czym do zbiornika wejściowego doprowadzony jest wąż, przyłączony do sterowanej pompy, połączonej ze zbiornikiem zasilającym, ponadto urządzenie do pomiaru masy przepuszczanej cieczy oraz znajdujący się w komorze klimatycznej układ pomiarowo-sterujący komory klimatycznej, połączone są z układem sterowania i monitorowania w czasie rzeczywistym, który połączony jest z układem rejestrująco-analizującym. Układ sterowania i monitorowania w czasie rzeczywistym, składa się z czujnika odległości połączonego z blokiem lokalizatora położenia zbiornika odbiorczego, połączonego z regulatorem, który ma jedno wyjście połączone z blokiem wymiany danych, a drugie ze sterownikiem mocy, sterownik mocy posiada natomiast trzy wyjścia (Wy1, Wy2, Wy3), przy czym wyjście Wy1 połączone jest z uzwojeniem elektromagnesu natomiast pozostałe wyjścia (Wy2, Wy3) połączone są w sprzężeniu zwrotnym z regulatorem, który ma jedno wyjście połączone z blokiem wymiany danych, a drugie ze sterownikiem mocy, zaś sterownik mocy posiada trzy wyjścia (Wy1, Wy2, Wy3), przy czym wyjście Wy1 połączone jest z uzwojeniem elektromagnesu, natomiast pozostałe wyjścia (Wy2, Wy3) połączone są w sprzężeniu zwrotnym z regulatorem. Układ sterowania i monitorowania w czasie rzeczywistym, składa się z czujnika pola magnetycznego, połączonego z blokiem lokalizatora położenia zbiornika odbiorczego, połączonego z regulatorem, który ma jedno wyjście połączone ze sterownikiem mocy oraz posiada blok detektora temperatury, którego wejścia połączone są z czujnikiem temperatury uzwojenia elektromagnesu, czujnikiem temperatury rdzenia elektromagnesu, czujnikiem temperatury zewnętrznej, a ponadto do układu sterowania i monitorowania w czasie rzeczywistym przyłączony jest układ rejestrujący obraz, skierowany na próbkę, celem rejestracji obrazu w wybranych chwilach czasu.

Komorę klimatyczną należy rozumieć jako pomieszczenie, w którym panują określone warunki klimatyczne w szczególności może to być pokój, w którym te warunki są kontrolowane, obudowa stanowiska wraz z układem kontroli parametrów klimatu lub też komercyjna komora klimatyczna, w której prowadzony jest pomiar. Stan warunków klimatycznych jest rejestrowany przez układ pomiarowo-sterujący.

Urządzenie ważące z technologią aktywnej lewitacji magnetycznej określa masę kropli poprzez analizę zmian sygnałów pomiarowych w układzie lewitacji.

Przykładowo, na podstawie pomiaru położenia zbiornika lewitującego, natężenia prądu płynącego przez uzwojenia siłownika elektromagnetycznego oraz znajomości parametrów i charak terystyk urządzenia dokonuje się estymacji masy.

Detekcja masy realizowana jest poprzez zastosowanie jednego lub kilku następujących sposobów w zależności od rodzaju sterowania.

Podstawowym sposobem pomiaru masy w technologii aktywnej lewitacji magnetycznej jest pomiar odległości i natężenia prądu w siłowniku elektromagnetycznym. Czujnik położenia zbiornika odbierającego zlokalizowany pod zbiornikiem odbierającym i podłączony do regulatora przez blok lokalizatora położenia zbiornika odbiorczego. Regulator steruje elektromagnesem za pomocą sterownika mocy.

Kolejnym sposobem pomiaru masy jest pomiar napięcia i natężenia prądu w siłowniku elektromagnetycznym. Czujnik napięcia zasilania uzwojenia elektromagnesu oraz czujnik natężenia prądu płynącego przez uzwojenie elektromagnesu znajdujące się w sterowniku mocy a podłączone odpowiednio przez wyjścia Wy2 i Wy3 do regulatora. Regulator określa sterowanie dla elektromagnesu i podaje je do sterownika mocy.

Inny możliwy sposób przewiduje pomiar pola magnetycznego w szczelinie pomiędzy siłownikiem, a lewitującą szalką. Czujnik pola magnetycznego jest umieszczony w szczelinie między czołem elektromagnesu a zbiornikiem odbierającym i podłączony do bloku detektora pola magnetycznego. Czujnik natężenia prądu płynącego przez uzwojenie elektromagnesu znajdujący się w sterowniku mocy a podłączony przez wyjście Wy3 do regulatora. Na podstawie zmian pola magnetycznego oraz natężenia prądu regulator stabilizuje zbiornik odbierający poprzez wyliczenie sterowania i zadanie go do sterownika mocy, który to podaje sygnał na wejścia elektromagnesu.

Przewidziano również możliwość pomiaru pola magnetycznego poniżej szalki przy zastosowaniu magnesu zamocowanego na dolnym końcu szalki. Czujnik pola magnetycznego jest podłączony do bloku detektora pola magnetycznego. Czujnik natężenia prądu płynącego przez uzwojenie elektromagnesu znajdujący się w sterowniku mocy a podłączony przez wyjście Wy3 do regulatora. Na podstawie zmian pola magnetycznego oraz natężenia prądu regulator stabilizuje zbiornik odbiera

PL 240 162 B1 jący poprzez wyliczenie sterowania i zadanie go do sterownika mocy, który to podaje sygnał na wejścia elektromagnesu.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest wyeliminowanie konieczności ważenia naczynia odbierającego przesącz przed i po dokonaniu pomiaru dzięki zastosowaniu urządzenia do pomiaru masy ze zbiornikiem odbierającym jako nieodłącznej części układu, co eliminuje błędy pomiarowe.

Dodatkowo dzięki zastosowaniu w układzie pomiarowym urządzenia do pomiaru masy zbudowanego w technologii lewitacji następuje zwiększenie precyzji pomiaru czasu, obniża się zakres minimalnej masy jaka może być mierzona (nano-, mikro-, miligramy). Ponadto możliwa jest ciągła rejestracja parametrów szczególnie czasu i masy oraz praca w zmiennych warunkach otoczenia.

Dzięki sposobowi według wynalazku poza automatyzacją pomiaru uzyskano korzyść polegającą na tym, że czas przepłukiwania skrzepu skrócony został do niezbędnego minimum tj. do chwili, gdy krople buforu przepuszczanego przez skrzep charakteryzują się jednakową masą (z tolerancją pomiarową masy), a czas mierzony pomiędzy opadnięciem poprzedniej i obecnej kropli jest jednakowy (z tolerancją pomiarową czasu) lub zależność masa/czas przebiega w sposób liniowy osiąga plateau.

Ponadto w porównaniu z istniejącymi rozwiązaniami w stanie techniki liczba kropel oraz czas potrzebny do całkowitego przepłukania skrzepu zostały znacząco zminimalizowane.

Dodatkową zaletą rozwiązania według wynalazku jest możliwość pomiaru przepuszczalności materiałów o skrajnych wartościach tego parametru, a przede wszystkim o niskiej przepuszczalności, przy której czas przepłukiwania przekracza 100 minut i pomiar manualny byłby obarczony błędem.

Umożliwiona jest też długotrwała analiza bez utraty dokładności pomiaru, a określanie własności materiału następuje na podstawie jednoczesnej rejestracji czasu skroplenia i masy kropli i zmiany tych parametrów.

Natomiast dzięki zastosowaniu w układzie pomiarowym urządzenia do pomiaru masy zbudowanego w technologii lewitacji następuje zwiększenie precyzji pomiaru masy oraz czasu, obniża się zakres minimalnej masy jaka może być mierzona (nano-, mikro-, miligramy). Ponadto możliwa jest ciągła rejestracja parametrów szczególnie czasu i masy oraz praca w zmiennych warunkach otoczenia.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia układ do pomiaru przepuszczalności; fig. 2 - urządzenie do pomiaru masy przepuszczanej cieczy wykonane w technologii aktywnej lewitacji magnetycznej; fig. 2a - urządzenie do pomiaru masy przepuszczanej cieczy wykonane w technologii aktywnej lewitacji magnetycznej z pokazanym umiejscowieniem czujnika pola magnetycznego; fig. 3 - przystosowanie zbiornika odbierającego urządzenia do pomiaru masy w technologii aktywnej lewitacji do pomiaru za pomocą czujnika pola magnetycznego; fig. 4 - przykład wykonania zbiornika odbierającego z otworami; fig. 5 - układ sterowania i monitorowania w czasie rzeczywistym; fig. 6 - rejestracja masy kropli; fig. 7 - rejestracja mas kolejnych kropli.

System do badania przepuszczalności składa się z urządzenia służącego do pomiaru masy przepuszczanej cieczy 3 połączonego z układem sterowania i monitorowania w czasie rzeczywistym 11, który sterując pompą 9 umożliwia precyzyjne dozowanie i uzupełnianie w sposób automatyczny poziomu cieczy w zbiorniku wejściowym 1. Ciecz ta jest przepuszczana przez badaną próbkę zlokalizowaną w zbiorniku z próbką 2 i skrapla się do zbiornika odbierającego 4 umieszczonego w komorze klimatycznej 13. Układ sterowania i monitorowania w czasie rzeczywistym 11 dozuje porcję cieczy ze zbiornika zasilającego 8 do zbiornika wejściowego 1, odpowiadającą objętości kropli. Urządzenie do pomiaru masy przepuszczalnej cieczy 3 rejestruje jej zmianę w sposób ciągły za pomocą układu sterowania i monitorowania w czasie rzeczywistym 11, a wyniki tej rejestracji są gromadzone przez układ rejestrująco-analizujący 12. Urządzenie do pomiaru masy przepuszczalnej cieczy 3 posiada możliwość kalibracji na żądanie wysyłane przez układ sterowania i monitorowania w czasie rzeczywistym 11. Na podstawie uzyskanych danych pomiarowych wyznaczane są w programie komputerowym parametry materiału. Zbiornik wejściowy 1 połączony ze zbiornikiem z próbką 2 jest umieszczony w osi urządzenia do pomiaru masy przypuszczanej cieczy 3 na ustalonej wysokości względem zbiornika odbierającego 4. Wysokość ta jest ustalana manualnie lub automatycznie za pomocą elementu pozycjonującego położenie uchwytu 6. Zbiornik wejściowy jest napełniany do poziomu H aby zapewnić ciśnienie P działające na próbkę. Ciśnienie to jest zależne od wytrzymałości badanego materiału.

Układ składający się z pompy 9 pobierającej ciecz ze zbiornika zasilającego, a sterowanej przez układ sterowania i monitorowania w czasie rzeczywistym 11 zapewnia stałą objętość cieczy w zbiorniku wejściowym 1 gwarantując tym samym zachowanie jednolitych warunków pomiaru przez cały czas jego trwania.

PL 240 162 B1

Zbiornik odbierający 4 jest pojemnikiem o szczelnych ściankach dolnej i bocznych, część górna jest całkowicie lub częściowo otwarta (zawiera otwór przez który wpadają skropliny). Zbiornik odbierający 4 zastępuje się zbiornikiem odbiorczym 25 w postaci stożka i jest on umieszczany w urządzeniu do pomiaru masy przepuszczanej cieczy 3. W szczególności lewituje on bezkontaktowo w przypadku zastosowania urządzenia do pomiaru masy wykonanego w technologii lewitacji. Przewiduje się również, że zbiornik odbiorczy 25 ma jak to pokazano na fig. 4 otwory gwarantujące w nim stały poziom cieczy.

W zbiorniku wejściowym 1 zawierającym ciecz umieszcza się za pomocą silikonowego złącza w sposób pozwalający na uniknięcie pojawienia się w tej części układu pęcherzyków powietrza próbkę materiału przygotowaną uprzednio poprzez umieszczenie odpowiedniej objętości badanego materiału w zbiorniku z próbką 2. Objętość badanego materiału może wynosić od 0,001 μl-1 l, a w szczególności jest to 100 μl krzepnącego osocza cytrynianowego umieszczonego w zbiorniku z próbką 2, który może być wykonany z polipropylenu i może mieć objętość od 0,001 μl -1 l, w szczególności zbiornik z próbką 2 jest zbiornikiem o średnicy 2,8 mm i długości 18 mm o nagwintowanych lub zmatowionych ścianach wewnętrznych. Zbiornik wejściowy 1 z umocowaną próbką montuje się następnie na statywie 5 umiejscowionym w osi pionowej wagi, po czym zanurza w zbiorniku wylot węża z pompy 9, a wlot węża do pompy 9 umieszcza się w zbiorniku z cieczą. Korzystając z podziałki umieszczonej na zbiorniku wejściowym 1 dozuje się za pomocą pompy 9 objętość cieczy, która pozwoli na utrzymanie pomiędzy meniskiem cieczy w zbiorniku wejściowym a dolną krawędzią rurki zawierającej materiał ciśnienia hydrostatycznego równego 4 cm słupa wody, które oddziałuje na badany materiał. Po precyzyjnym ustawieniu wszystkich elementów układu zamyka się komorę klimatyczną 13. Temperatura w komorze klimatycznej 13 wynosi od -100 do 150°C, natomiast ciśnienie może być regulowane w zakresie 1 atm ±50%. W danym przykładzie wykonania przez cały czas trwania badania komora klimatyczna 13 utrzymuje zadaną i stałą temperaturę w szczególności równą 22 stopnie Celsjusza oraz zadane i stałe ciśnienie w szczególności 1 atm. Przez badany materiał przepływa w sposób samoistny ciecz, która następnie skrapla się w zbiorniku odbierającym 4, 25. W urządzeniu do pomiaru masy przepuszczalnej cieczy 3, rejestruje się zmianę masy zbiornika 4, 25 związaną z opadnięciem kropli ze zbiornika z próbką 2, a wynik rejestracji zapisuje się w urządzeniu sterująco-monitorującym. Podczas rejestracji zmiany masy w urządzeniu sterująco-monitorującym pompa perystaltyczna dozuje w sposób automatyczny poprzez silikonowy wąż odpowiednią objętość cieczy.

Urządzenie do pomiaru masy przepuszczanej cieczy wykonane zgodnie z wynalazkiem w technologii lewitacji dokonuje pomiaru masy w zbiorniku odbiorczym 25 w wyniku rejestracji zmian sygnału położenia zbiornika uzyskanego z czujnika odległości 30, sygnału z wyjścia Wy1 stanowiącego natężenie prądu w uzwojeniu elektromagnesu 17 oraz charakterystyk i parametrów urządzenia. Regulator 35 stabilizuje zbiornik.

Przewidziano też inne sposoby wykonania urządzenia do pomiaru masy przepuszczalnej cieczy 3 w zależności od zastosowanego sterowania.

Elektromagnes wagi składa się z rdzenia elektromagnesu 16 i uzwojenia elektromagnesu 17, które służą do wytwarzania pola magnetycznego celem lewitacji zbiornika 4, 25. Siła elektromagnetyczna oddziałuje na elementy magnetyczne lub ferromagnetyczne 18 zbiornika. W stanie spoczynku zbiornik odbiorczy 25 opiera się na uchwytach zbiornika odbierającego 21. W rdzeniu elektromagnesu 16 wykonany jest centralnie otwór służący do umieszczenia zbiornika 1 wraz ze zbiornikiem z próbką 2, pozycjonowania i przymocowania ich za pomocą uchwytu 7.

Przy pomiarze odległości i natężenia prądu w siłowniku elektromagnetycznym, czujnik położenia zbiornika odbierającego 4, 25 zlokalizowany pod zbiornikiem odbierającym podłączony jest do regulatora 35 przez blok lokalizatora położenia zbiornika odbiorczego 32. Regulator 35 steruje elektromagnesem za pomocą sterownika mocy 36.

Przy pomiarze napięcia i natężenia prądu w siłowniku elektromagnetycznym, czujnik napięcia zasilania uzwojenia elektromagnesu 17 oraz czujnik natężenia prądu płynącego przez uzwojenie elektromagnesu 17 znajdujące się w sterowniku mocy 36, a podłączone odpowiednio przez wyjścia Wy2 i Wy3 do regulatora 35. Regulator 35 określa sterowanie dla elektromagnesu i podaje je do sterownika mocy 36.

Przy pomiarze pola magnetycznego w szczelinie pomiędzy siłownikiem, a lewitującą szalką czujnik pola magnetycznego 31 jest umieszczony w szczelinie między rdzeniem elektromagnesu 16 a zbiornikiem odbiorczym 25 i podłączony do bloku detektora pola magnetycznego 33. Na podstawie zmian pola magnetycznego regulator 35 stabilizuje zbiornik odbiorczy 25 poprzez wyliczenie sterowania i zadanie go do sterownika mocy 36, który to podaje sygnał na wejścia uzwojenia elektromagnesu 17.

PL 240 162 B1

Przy pomiarze pola magnetycznego poniżej szalki przy zastosowaniu magnesu zamocowanego na dolnym końcu szalki, czujnik pola magnetycznego 28 jest podłączony do bloku detektora pola magnetycznego 33. Na podstawie zmian pola magnetycznego regulator 35 stabilizuje zbiornik odbiorczy 25 poprzez wyliczenie sterowania i zadanie go do sterownika mocy 26, który to podaje sygnał na wejście rdzenia elektromagnesu 16.

Ciągła rejestracja czasu i masy określanej przez urządzenie do pomiaru masy przepuszczanej cieczy 3 pozwala na precyzyjne określenie czasu skroplenia ze względu na reakcję urządzenia mierzącego masę na zmianę masy w zbiorniku odbierającym. Dzięki pomiarowi ciągłemu obserwuje się również pracę urządzenia mierzącego i dokonywanie się pomiaru, aż do osiągnięcia wartości niezmiennej.

Masę kropli określa się poprzez wyznaczenie różnicy wartości mas m2 i m1. Na podstawie rejestracji tego zdarzenia określa się czasy t1, t2, t3, t4 charakteryzujące realizację pomiaru. Przy czym t1 określa wystąpienie zdarzenia pomiaru masy i rozpoczęcia rejestracji zmian masy, t2 stanowi punkt środkowy pomiędzy t1 a t3, t3 stanowi punkt czasu, w którym zakończono pomiar masy, okres t3, t4 stanowi przedział czasu, w którym nie zaszła żadna zmiana masy (fig. 6).

Rejestracja masy kropli odbywa się w sposób ciągły. Podczas detekcji masy można wyróżnić następujące fazy:

a) stan urządzenia pomiaru masy przed opadnięciem kropli - rejestracja masy początkowej m1,

b) wystąpienie zdarzenia w postaci opadnięcia kropli na szalkę - czas t1 - rozpoczyna się proces ważenia,

c) stan przejściowy - ważenie - czas t2,

d) zakończenie ustalania się masy - czas t3 - rezultat ważenia masa m2,

e) stabilny pomiar masy w okresie (t3, t4) - masa m2.

Za wynik pomiaru uznaje się masę m2 uzyskaną w zakresie dopuszczalnej tolerancji pomiarowej w przedziale czasu (t3, t4).

Do metody określającej własności materiału wykorzystuje się czasy tk1, tk2, tk3, ..., tkn dla których zarejestrowano masy kropel m1, m2, m3, ..., mn (fig. 7). Ocena przepuszczalności skrzepu jest szczególnym przypadkiem ze względu na zawartość białek i barwników w osoczu, które należy wypłukać przed przystąpieniem do pomiaru wskaźnika. Po odpłukaniu skrzep fibrynowy przyjmuje właściwości elastycznego ciała o dużej lepkości (żel) i budowie porowatej. Z badań wynika, iż elastyczny żel ze względu na układanie się włókien fibryny zgodnie z kierunkiem przepływu pod wpływem ciśnienia hydrostatycznego wymaga stabilizacji do uzyskania stałego przyrostu masy w czasie - fazy plateau (tk1 do tkn przy masie od mk1 do mkn). Pomiaru przepuszczalności dokonuje się na podstawie różnic mas (mkm-mkn) w czasie (tkm-tkn) i wartości stałych jak długość skrzepu, powierzchnia przekroju, objętość kropel obliczona na podstawie gęstości buforu, lepkości buforu, wartości ciśnienia hydrostatycznego. Na podstawie możliwości stałego monitorowania zmian mas w czasie wyodrębniono dodatkowe parametry jak liczba kropel potrzebnych do całkowitego przepłukania i stabilizacji elastycznego skrzepu oraz czasu do całkowitego przepłukania skrzepu. Skrzep fibrynowy o niskiej przepuszczalności charakteryzuje się długim czasem koniecznym do całkowitego przepłukania. Skrzep fibrynowy o dużej przepuszczalności charakteryzuje się krótkim czasem koniecznym do całkowitego przepłukania. Liczba kropel do całkowitego przepłukania zależna jest od czasu do całkowitego przepłukania więc także od przepuszczalności skrzepu, od elastyczności skrzepu oraz stężeń substancji rozpuszczonych w osoczu. Skrzep o niskiej przepuszczalności zbudowany jest z gęstej sieci cienkich i sztywnych włókien fibryny i małych porów pomiędzy włóknami, przez co jest trudny do enzymatycznego trawienia za pomocą enzymów litycznych (fizjologicznie i terapeutycznie). Skrzep o wysokiej przepuszczalności budują grube, elastyczne włókna z dużymi porami pomiędzy nimi. Udowodnione zostało, że w wielu patologiach związanych z podwyższonym ryzykiem wystąpienia incydentów sercowo-naczyniowych przepuszczalność skrzepu jest znacznie obniżona w porównaniu do zdrowej grupy kontrolnej. Badanie przepuszczalności skrzepu pozwala także na ocenę wpływu leków na sieć fibryny oraz innych czynników, które mogą ją potencjalnie modyfikować.

Lista odnośników

- zbiornik wejściowy

- zbiornik z próbką

- urządzenie do pomiaru masy przepuszczanej cieczy

- zbiornik odbierający

- statyw

PL 240 162 B1

- element pozycjonujący położenie uchwytu

- uchwyt

- zbiornik zasilający

- pompa

- wąż

- układ sterowania i monitorowania w czasie rzeczywistym

- układ rejestrująco-analizujący

- komora klimatyczna

- układ pomiarowo-sterujący komory klimatycznej

- układ rejestrujący obraz

- rdzeń elektromagnesu

- uzwojenie elektromagnesu

- elementy magnetyczne lub ferromagnetyczne

- element do pomiaru odległości

- czujnik odległości

- uchwyt zbiornika odbierającego

- czujnik temperatury uzwojenia elektromagnesu

- czujnik temperatury rdzenia elektromagnesu

- czujnik temperatury zewnętrznej

- zbiornik odbiorczy

- uchwyt magnesu

- magnes trwały

- czujnik pola magnetycznego

- otwory

- czujnik odległości

- czujnik pola magnetycznego

- blok lokalizatora położenia zbiornika odbiorczego

- blok detektora pola magnetycznego

- blok detektora temperatury

- regulator

- sterownik mocy

- blok wymiany danych

- Wyjście sterujące uzwojeniem elektromagnesu

- Wyjście pomiarowe napięcia na uzwojeniu elektromagnesu

- Wyjście pomiarowe natężenia prądu płynącego przez uzwojenie elektromagnesu

Claims

1. Sposób pomiaru przepuszczalności materiału, w szczególności skrzepu fibrynowego, polegający na pomiarze cieczy przepuszczanej przez badaną próbkę oraz czasu przepuszczania, znamienny tym, że

- zestawia się w pionowej osi zbiornik wejściowy z cieczą przepuszczalną, zbiornik z próbką oraz zbiornik odbierający, na ciecz przepuszczalną, urządzenia ważącego,

- przyłącza się do wylotu zbiornika wejściowego z cieczą przepuszczalną zbiornik z próbką, w sposób szczelny tak, aby pomiędzy próbką, a cieczą nie znalazło się powietrze,

- utrzymuje się stałe ciśnienie hydrostatyczne, które oddziałuje na badaną próbkę, przez uzupełnianie cieczy przepuszczalnej w zbiorniku wejściowym o wartość cieczy przepuszczonej przez próbkę,

- mierzy się oraz rejestruje moment rozpoczęcia badania, którym jest moment skroplenia się w zbiorniku odbierającym pierwszej kropli cieczy przepuszczonej przez próbkę,

PL 240 162 B1

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przed przyłączeniem zbiornika z próbką do zbiornika wejściowego, przygotowuje się próbkę badanego materiału poprzez umieszczenie jej w zbiorniku z próbką o znanej objętości, tak iż próbka materiału całkowicie wypełnia objętość zbiornika z próbką.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w trakcie pomiaru, w komorze klimatycznej utrzymuje się stałą temperaturę oraz ciśnienie na poziomie wartości zadanych dla bada nia, korzystnie zbliżonych do naturalnych warunków przepuszczania.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że utrzymuje się w trakcie pomiaru, ciśnienie hydrostatyczne pomiędzy meniskiem cieczy w zbiorniku wejściowym, a dolną krawędzią zbiornika z próbką materiału badanego na stałym poziomie, dobranym odpowiednio do wytrzymałości badanego materiału.

5. Urządzenie do pomiaru przepuszczalności materiału, w szczególności skrzepu fibrynowego, wyposażone w zbiornik wejściowy z cieczą przepuszczalną, zbiornik z badaną próbką i urządzenie ważące, znamienne tym, że zbiornik wejściowy (1) połączony jest ze zbiornikiem z próbką (2) za pomocą uchwytu (7), który umieszczony jest w rdzeniu elektromagnesu (16), na którym umieszczony jest czujnik temperatury rdzenia elektromagnesu (23) oraz nawinięte jest uzwojenie elektromagnesu (17), na którym umieszczony jest czujnik temperatury uzwojenia elektromagnesu (22), natomiast w osi pionowej zbiornika (1), pod zbiornikiem z próbką (2), umieszczony jest zbiornik odbierający (4), w stanie spoczynku podtrzymywany uchwytami zbiornika odbierającego (21), a na jego górnej krawędzi umieszczone są elementy magnetyczne lub ferromagnetyczne (18), zaś pod zbiornikiem odbierającym (4), znajduje się element do pomiaru odległości (19), a pod nim w jego osi umieszczony jest czujnik odległości (20), zaś w szczelinie między elektromagnesem, a zbiornikiem odbiorczym (25), umieszczony jest czujnik pola magnetycznego (31).

6. Urządzenie, według zastrz. 5, znamienne tym, że zbiornik wejściowy (1) połączony jest ze zbiornikiem z próbką (2) za pomocą uchwytu (7) w postaci silikonowego uchwytu łączącego.

7. Urządzenie, według zastrz. 5, znamienne tym, że zbiornik wejściowy (1) połączony jest ze zbiornikiem z próbką (2) za pomocą uchwytu (7) w postaci połączenia gwintowanego.

8. Urządzenie, według zastrz. 5, znamienne tym, że zbiornik wejściowy (1) połączony jest ze zbiornikiem z próbką (2) za pomocą uchwytu (7) w postaci połączenia magnetycznego.

9. Urządzenie, według zastrz. 5, znamienne tym, że zbiornik wejściowy (1) połączony jest ze zbiornikiem z próbką (2) za pomocą uchwytu (7), w postaci tulei z zaworem odpowietrzającym.

10. Urządzenie, według zastrz. 5, znamienne tym, że zbiornik odbierający (4) jest pojemnikiem o szczelnych ściankach dolnej i bocznych, a część górna zbiornika odbierającego (4) jest całkowicie lub częściowo otwarta.

11. Urządzenie, według zastrz. 5, znamienne tym, że zbiornik odbierający (4) zastępuje się zbiornikiem odbiorczym (25), w postaci stożka, z pierścieniem wykonanym z materiału ferromagnetycznego lub będącego magnesem o polaryzacji pionowej.

12. Urządzenie, według zastrz. 5, znamienne tym, że zbiornik odbiorczy (25) posiada otwory.

13. Urządzenie, według zastrz. 5, znamienne tym, że zbiornik odbiorczy (25) wyposażony jest w magnes trwały (27) umieszczony w dolnej części zbiornika odbiorczego (25).

14. Urządzenie, według zastrz. 5, znamienne tym, że czujnik pola magnetycznego (31), umieszczony w szczelinie między elektromagnesem a zbiornikiem odbiorczym (25), jest czujnikiem Halla.

PL 240 162 B1

15. Układ do pomiaru przepuszczalności materiału, w szczególności skrzepu fibrynowego, wyposażony w układ sterowania i monitorowania w czasie rzeczywistym, układ rejestrująco-analizujący, układ pomiarowo-sterujący komory klimatycznej, blok lokalizatora położenia zbiornika odbiorczego, blok detektora temperatury, regulator, sterownik mocy oraz blok wymiany danych, znamienny tym, że składa się z urządzenia do pomiaru masy przepuszczanej cieczy (3), nad którym umieszczony jest w uchwycie (7) zbiornik wejściowy (1), z przyłączonym zbiornikiem z próbką (2) materiału badanego, przy czym do zbiornika wejściowego (1) doprowadzony jest wąż (10), przyłączony do sterowanej pompy (9), połączonej ze zbiornikiem zasilającym (8), ponadto urządzenie do pomiaru masy przepuszczanej cieczy (3) oraz znajdujący się w komorze klimatycznej (13) układ pomiarowo-sterujący komory klimatycznej (14) połączone są z układem sterowania i monitorowania w czasie rzeczywistym (11), który połączony jest z układem rejestrująco-analizującym (12), przy czym układ (11) sterowania i monitorowania w czasie rzeczywistym, składa się z czujnika odległości (20) połączonego z blokiem lokalizatora położenia zbiornika odbiorczego (32), połączonego z regulatorem (35), który ma jedno wyjście połączone z blokiem wymiany danych (37), a drugie ze sterownikiem mocy (36), przy czym sterownik mocy (36) posiada trzy wyjścia (Wy1, Wy2, Wy3), przy czym wyjście Wy1 połączone jest z uzwojeniem elektromagnesu (17) natomiast pozostałe wyjścia (Wy2, Wy3) połączone są w sprzężeniu zwrotnym z regulatorem (35), który ma jedno wyjście połączone z blokiem wymiany danych (37), a drugie ze sterownikiem mocy (36), zaś sterownik mocy (36) posiada trzy wyjścia (Wy1, Wy2, Wy3), przy czym wyjście Wy1 połączone jest z uzwojeniem elektromagnesu (17), natomiast pozostałe wyjścia (Wy2, Wy3) połączone są w sprzężeniu zwrotnym z regulatorem (35), natomiast układ sterowania i monitorowania w czasie rzeczywistym (11) składa się z czujnika pola magnetycznego (31), połączonego z blokiem lokalizatora położenia zbiornika odbiorczego (32), połączonego regulatorem (35), który ma jedno wyjście połączone ze sterownikiem mocy (36) oraz posiada blok detektora temperatury (34), którego wejścia połączone są z czujnikiem temperatury uzwojenia elektromagnesu (22), czujnikiem temperatury rdzenia elektromagnesu (23), czujnikiem temperatury zewnętrznej (24), a ponadto do układu sterowania i monitorowania w czasie rzeczywistym (11) przyłączony jest układ rejestrujący obraz (15) skierowany na próbkę.