RU121373U1 - DEVICE FOR MONITORING THE HEMODIALYSIS PROCESS - Google Patents

DEVICE FOR MONITORING THE HEMODIALYSIS PROCESS Download PDF

Info

Publication number
RU121373U1
RU121373U1 RU2012121111/15U RU2012121111U RU121373U1 RU 121373 U1 RU121373 U1 RU 121373U1 RU 2012121111/15 U RU2012121111/15 U RU 2012121111/15U RU 2012121111 U RU2012121111 U RU 2012121111U RU 121373 U1 RU121373 U1 RU 121373U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
absorption
uric acid
concentration
spectral
Prior art date
Application number
RU2012121111/15U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Михайлович Василевский
Георгий Асадович Коноплев
Оксана Сергеевна Лопатенко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)
Priority to RU2012121111/15U priority Critical patent/RU121373U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU121373U1 publication Critical patent/RU121373U1/en

Links

Abstract

Устройство мониторинга процесса гемодиализа, содержащее установленные последовательно источник излучения, оптическую систему формирования пучка, проточную кювету, приемник оптического излучения и блок обработки сигналов с интерфейсом, отличающееся тем, что в качестве источника излучения используется два светодиода, максимум спектра излучения одного из которых расположен в области длин волн 265 нм, другого - в области длин волн 290 нм, а в качестве приемника излучения используются два фотоприемника, области спектральной чувствительности которых перекрывают спектры излучения соответствующих светодиодов. A device for monitoring the hemodialysis process, containing a radiation source installed in series, an optical beam forming system, a flow cell, an optical radiation receiver and a signal processing unit with an interface, characterized in that two LEDs are used as a radiation source, the maximum of the radiation spectrum of one of which is located in the region wavelengths of 265 nm, the other in the wavelength region of 290 nm, and two photodetectors are used as a radiation detector, the spectral sensitivity regions of which overlap the emission spectra of the corresponding LEDs.

Description

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

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

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

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

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

Известно устройство для мониторинга жидкой биологической среды, например компонентов диализной жидкости в процессе гемодиализа (RU 2161791 С2, 10.01.2001), содержащее установленные последовательно источник излучения, оптическую систему формирования пучка, проточную кювету с протекающей через нее исследуемой жидкостью, приемник оптического излучения (спектрометр) и блок обработки сигналов с интерфейсом. Принцип действия основан на формировании светового пучка источника сплошного спектра в контролируемой зоне жидкой биологической среды, разложении прошедшего излучения в спектр, и заключается в том, что перед началом мониторинга пропускают поток светового излучения через кювету с растворами исследуемых компонентов известной концентрации, разлагают прошедшее излучение в спектр и определяют участок спектра, включающий все полосы поглощения исследуемых компонент, затем в этом участке определяют изменение характеристик поглощения и вычисляют спектральные коэффициенты корреляции динамики поглощения для каждого исследуемого компонента, потом пропускают световой поток через кювету с протекающей через нее жидкой биологической среды, а затем по спектральным коэффициентам корреляции динамики поглощения исследуемых компонентов рассчитывают концентрацию исследуемых компонентов.A device is known for monitoring a liquid biological medium, for example, components of a dialysis fluid during hemodialysis (RU 2161791 C2, 01/10/2001), comprising a radiation source, an optical beam-forming system, a flow cell with a test fluid flowing through it, an optical radiation detector (spectrometer) ) and a signal processing unit with an interface. The principle of operation is based on the formation of a light beam from a source of a continuous spectrum in a controlled area of a liquid biological medium, decomposition of the transmitted radiation into a spectrum, and consists in the fact that before starting monitoring, a stream of light radiation is passed through a cuvette with solutions of the studied components of known concentration, and the transmitted radiation is decomposed into a spectrum and determine the portion of the spectrum, including all absorption bands of the studied components, then in this section, determine the change in the absorption characteristics and islyayut spectral absorption dynamics of the correlation coefficients for each component of the test, then the light flux passed through the cell with the liquid flowing therethrough biological medium, and then the correlation coefficients from the spectral components of the absorption study investigated the dynamics of the concentration of the components.

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

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

Технической задачей, решаемой полезной моделью, является создание простого прибора для мониторинга процесса диализа по измерению концентрации мочевой кислоты в оттекающем диализате.The technical problem solved by the utility model is to create a simple device for monitoring the dialysis process by measuring the concentration of uric acid in the flowing dialysate.

Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемое устройство так же, как и известное, содержит установленные последовательно источник излучения, оптическую систему формирования пучка, проточную кювету, приемник оптического излучения и блок обработки сигналов с интерфейсом, отличающееся тем, что в качестве источника излучения используется два светодиода, максимум спектра излучения одного из которых расположен в области длин волн 265 нм, другого - в области длин волн 290 нм, а в качестве приемника излучения используются два фотоприемника, области спектральной чувствительности которых перекрывает спектры излучения соответствующих светодиодов.The problem is solved due to the fact that the proposed device, as well as the known one, contains a sequentially installed radiation source, an optical beam forming system, a flow cell, an optical radiation receiver and a signal processing unit with an interface, characterized in that it is used as a radiation source two LEDs, the maximum of the emission spectrum of one of which is located in the wavelength region of 265 nm, the other in the wavelength region of 290 nm, and two photodetectors are used as the radiation detector detector, spectral sensitivity areas which overlap the emission spectra of the respective LEDs.

Техническим результатом является упрощение устройства мониторинга.The technical result is to simplify the monitoring device.

Полезная модель поясняется чертежами, на фиг.1 изображена структурная схема устройства, на фиг.2 - спектральное поглощение основных составляющих пробы отработанного диализата в области длин волн 200…350 нм на фиг.3 - спектральные характеристики растворов мочевой кислоты с концентрацией 0.05, 0.10, 0.15 и 0.20 ммоль/л, на фиг.4 - спектральное поглощение диализата (проба на 15 мин. сеанса, больной К., тип кривой В) и спектры типа А и С, полученные путем изменения концентрации псевдокомпонента Nk в диализной жидкости.The utility model is illustrated by drawings, figure 1 shows a block diagram of a device, figure 2 - spectral absorption of the main components of the sample spent dialysate in the wavelength range of 200 ... 350 nm in figure 3 - spectral characteristics of uric acid solutions with a concentration of 0.05, 0.10, 0.15 and 0.20 mmol / L, Fig. 4 shows the spectral absorption of dialysate (sample for 15 min. Session, patient K., curve type B) and type A and C spectra obtained by changing the concentration of the pseudocomponent Nk in the dialysis fluid.

Состав диализной жидкости сложен и содержит большое количество компонентов с различными комбинациями концентраций. Результатами исследований спектрального поглощения диализной жидкости в процессе гемодиализа, в области длин волн 200…350 нм доказано, что поглощение излучения в основном обусловлено присутствием в диализате низкомолекулярных компонентов - мочевины, креатинина, мочевой кислоты, триптофана, гиппуровой кислоты, псевдоуридина, аденозина и ряда других компонентов.The composition of the dialysis fluid is complex and contains a large number of components with various combinations of concentrations. The results of studies of the spectral absorption of dialysis fluid during hemodialysis in the wavelength range of 200 ... 350 nm proved that the absorption of radiation is mainly due to the presence of low molecular weight components in the dialysate - urea, creatinine, uric acid, tryptophan, hippuric acid, pseudouridine, adenosine and a number of other components.

Спектр поглощения чистой диализной жидкости лежит в области 200…210 нм, мочевины - 200…220 нм, креатинина 200…250 нм, мочевой кислоты 200…350 нм. Пул остальных компонентов, присутствующих в диализате в небольших количествах, поглощает излучение в области 200…350 нм и условно может быть назван псевдокомпонентом Nk (фиг.2).The absorption spectrum of pure dialysis fluid lies in the region of 200 ... 210 nm, urea - 200 ... 220 nm, creatinine 200 ... 250 nm, uric acid 200 ... 350 nm. The pool of other components present in small amounts in the dialysate absorbs radiation in the region of 200 ... 350 nm and can conditionally be called the pseudo-component Nk (Fig. 2).

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

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

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

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

Tλ1, Tλ2 - измеренное спектральное пропускание диализной жидкости на выбранных длинах волн;T λ1 , T λ2 - measured spectral transmittance of dialysis fluid at selected wavelengths;

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

, - спектральное поглощение компонента Nk на длинах волн λ1 и λ2 соответственно; , - spectral absorption of the component Nk at wavelengths λ 1 and λ 2, respectively;

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

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

C1 - концентрация мочевой кислоты в диализной жидкости; C2 - концентрация компонента Nk в диализной жидкости.C 1 is the concentration of uric acid in the dialysis fluid; C 2 is the concentration of the Nk component in the dialysis fluid.

Устройство обеспечивает автоматизированное измерение коэффициентов пропускания диализной жидкости в диализной магистрали аппарата «Искусственная почка» на длинах волн 265 нм и 290 нм в заданные моменты времени, расчет концентрации мочевой кислоты и псевдокомпонента Nk, построение временных зависимостей концентрации мочевой кислоты в диализной жидкости по ходу сеанса и количества мочевой кислоты, выведенной из организма больного, с момента начала сеанса, вывод результатов мониторинга на экран компьютера и их сохранение в виде файла.The device provides automated measurement of transmission coefficients of dialysis fluid in the dialysis line of the artificial kidney apparatus at wavelengths of 265 nm and 290 nm at specified times, calculation of the concentration of uric acid and pseudo-component Nk, construction of time dependences of the concentration of uric acid in dialysis fluid during the session and the amount of uric acid excreted from the patient’s body, from the moment the session began, the monitoring results are displayed on a computer screen and saved as a file.

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

Непосредственно перед началом сеанса гемодиализа, когда пациент еще не подключен к аппарату, магистрали экстракорпорального контура и диализатор заполнены физиологическим раствором. При этом в выходной магистрали протекает чистый диализат из системы подготовки диализата, не содержащий контролируемых в процессе мониторинга компонентов и являющийся эталоном сравнения. В данный момент времени с помощью блока обработки сигналов с интерфейсом 5 устанавливают начальный режим работы устройства и измеряют опорные сигналы на выходе фотоприемников, соответствующие 100% пропусканию. После подключения пациента к диализатору по сигналу таймера, через равные промежутки времени производится регистрация сигналов на выходе фотоприемников, и для каждого канала (на длине волны 265 нм и 290 нм) рассчитывается коэффициент пропускания излучения, прошедшего через кювету в данный момент времени. Полученные данные сохраняются во внутреннем буфере, и по запросу передаются в компьютер 6.Immediately before the start of the hemodialysis session, when the patient is not yet connected to the device, the extracorporeal circuit lines and the dialyzer are filled with saline. In this case, pure dialysate flows from the dialysate preparation system into the output line, which does not contain components controlled during the monitoring process and is a reference standard. At this time, using the signal processing unit with interface 5, the initial operation mode of the device is established and reference signals at the output of the photodetectors are measured, which correspond to 100% transmission. After the patient is connected to the dialyzer using a timer signal, signals at the output of photodetectors are recorded at regular intervals, and for each channel (at a wavelength of 265 nm and 290 nm), the transmittance of radiation transmitted through the cell at a given time is calculated. The received data is stored in an internal buffer, and, upon request, transferred to computer 6.

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

Анализ спектров пропускания и поглощения растворов мочевой кислоты различной концентрации (фиг.3) показывает, что для количественной оценки концентрации мочевой кислоты в растворах могут быть использованы одна из полос поглощения, которые описываются следующими характеристиками: λmax=235 нм, δλ=14 нм; λmax=290 нм, δλ=12 нм.Analysis of the transmission and absorption spectra of solutions of uric acid of various concentrations (Fig. 3) shows that for the quantitative assessment of the concentration of uric acid in solutions, one of the absorption bands can be used, which are described by the following characteristics: λ max = 235 nm, δλ = 14 nm; λ max = 290 nm, δλ = 12 nm.

Спектральные исследования диализной жидкости большой группы пациентов (выборка - 81 пациент, более 250 сеансов гемодиализа, показали, что по форме спектрального поглощения спектры могут быть разделены на группы А, В и С и позволили экспериментально определить форму спектра поглощения псевдокомпонента Nk. Разнообразие формы спектров пациентов может характеризоваться вариацией количества псевдокомпонента Nk в диализате.Spectral studies of the dialysis fluid of a large group of patients (sample - 81 patients, more than 250 hemodialysis sessions) showed that the spectral absorption spectra can be divided into groups A, B and C and allowed us to experimentally determine the shape of the absorption spectrum of the pseudo-component Nk. may be characterized by a variation in the amount of the pseudocomponent Nk in the dialysate.

На фиг.4. представлены спектр поглощения пробы диализата типа В (больной К.), взятой на 15 минуте с начала сеанса диализа, а также спектры поглощения типа А и С полученные путем изменении количества псевдокомпонента Nk.In figure 4. the absorption spectrum of a type B dialysate sample (patient K.) is presented taken at 15 minutes from the beginning of the dialysis session, as well as the absorption spectra of type A and C obtained by changing the amount of the pseudo-component Nk.

Очевидно, что форма кривой поглощения диализата, отнесенного к типу А, в области 290 нм в основном определяется относительным содержанием мочевой кислоты (полоса λmax=290 нм, фиг.3). В области длин волн 250…290 нм форма кривой поглощения определяется присутствием в диализной жидкости как мочевой кислоты, так и псевдокомпонента Nk.Obviously, the shape of the absorption curve of the dialysate assigned to type A in the region of 290 nm is mainly determined by the relative content of uric acid (band λ max = 290 nm, Fig. 3). In the wavelength range of 250 ... 290 nm, the shape of the absorption curve is determined by the presence of both uric acid and the pseudocomponent Nk in the dialysis fluid.

Следует отметить, что при переходе от типа А к типу С (увеличении концентрации компонента Nk в диализной жидкости) изменяется уровень поглощения диализата в полосе поглощения мочевой кислоты, хотя концентрация мочевой кислоты сохраняется неизменной. Это обстоятельство доказывает, что определении концентрации мочевой кислоты классическим методом по уровню поглощения диализной жидкости на одной длине волны (в области максимума поглощения) неизбежно приводит к искажению результатов.It should be noted that when switching from type A to type C (increasing the concentration of the Nk component in the dialysis fluid), the dialysate absorption level in the uric acid absorption band changes, although the concentration of uric acid remains unchanged. This circumstance proves that the determination of uric acid concentration by the classical method from the level of absorption of dialysis fluid at one wavelength (in the region of absorption maximum) inevitably leads to a distortion of the results.

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

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

Светодиоды, примененные в заявляемом устройстве, излучают на длинах волн 290 нм и 265 нм. Они излучают в узкой спектральной области, компактны, недороги. Кварцевая проточная кювета при оптической толщине 5 мм хорошо согласуется с размерами выходных диализных магистралей аппарата «Искусственная почка» и скоростью потока диализата. Устройство не требует дополнительных источников питания (полупроводниковые светодиоды питаются от ЭВМ через USB-порт, через который организуется обмен данными).The LEDs used in the inventive device emit at wavelengths of 290 nm and 265 nm. They emit in a narrow spectral region, are compact, inexpensive. A quartz flow cell with an optical thickness of 5 mm is in good agreement with the sizes of the output dialysis lines of the Artificial Kidney apparatus and the dialysate flow rate. The device does not require additional power sources (semiconductor LEDs are powered by a computer via a USB port through which data exchange is organized).

Применение предлагаемого устройства для определения концентрации мочевой кислоты в диализной жидкости в выходной магистрали аппарата «Искусственная почка» при использовании проточных кювет позволяет решить следующие задачи:The use of the proposed device for determining the concentration of uric acid in dialysis fluid in the output line of the apparatus "Artificial kidney" when using flow cells allows you to solve the following tasks:

- определить концентрацию мочевой кислоты в диализной жидкости в процессе гемодиализа реальном масштабе времени;- determine the concentration of uric acid in the dialysis fluid during hemodialysis in real time;

- определить спектральное поглощение диализной жидкости на двух длинах волн;- determine the spectral absorption of dialysis fluid at two wavelengths;

- определить, при необходимости, концентрацию псевдокомпонента Nk (в относительных единицах);- determine, if necessary, the concentration of the pseudo-component Nk (in relative units);

- реализовать мониторинг процедуры гемодиализа в режиме «on-line»;- implement monitoring of the hemodialysis procedure in the on-line mode;

- количественно оценить скорость изменения концентрации мочевой кислоты в оттекающем диализате;- quantify the rate of change in the concentration of uric acid in the flowing dialysate;

- определить количество мочевой кислоты, выводимой из организма пациента с момента начала сеанса гемодиализа в реальном масштабе времени.- determine the amount of uric acid excreted from the patient’s body from the moment the hemodialysis session begins in real time.

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

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

Таблица 1.Table 1. Сопоставление результатов расчета концентрации мочевой кислоты в диализной жидкости по величине спектрального поглощения с результатами биохимического анализаComparison of the results of calculating the concentration of uric acid in dialysis fluid by the magnitude of the spectral absorption with the results of biochemical analysis t, минt min k265, 1/смk 265 , 1 / cm k290, 1/смk 290 , 1 / cm CAcUr, ммоль/л предложенное устройствоC AcUr , mmol / l proposed device CAcUr, ммоль/л биохимический анализC AcUr , mmol / L biochemical analysis 15fifteen 5.4665.466 5.4665.466 0.1460.146 0.140.14 30thirty 4.9064.906 4.8844.884 0.1280.128 0.120.12 6060 3.993.99 3.9463.946 0.1030.103 0.100.10 9090 3.3963.396 3.3223.322 0.0860.086 0.080.08 120120 2.9142.914 2.82.8 0.0720.072 0.070.07 150150 2.562.56 2.422.42 0.0610.061 0.060.06 180180 2.2922.292 2.142.14 0.0540.054 0.050.05 210210 1.9841.984 1.8221.822 0.0460.046 0.040.04

Отметим, что вклад второго неидентифицированного компонента в поглощение диализной жидкости на длине волны 290 нм достигает 25%. Расхождение результатов расчета концентрации мочевой кислоты по предлагаемому устройству с данными биохимических исследований не превосходит 12%.Note that the contribution of the second unidentified component to the absorption of dialysis fluid at a wavelength of 290 nm reaches 25%. The discrepancy between the results of calculating the concentration of uric acid according to the proposed device with the data of biochemical studies does not exceed 12%.

Подписи к рисункам:Figure captions:

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

Фиг.2. Спектральное поглощение основных составляющих пробы отработанного диализата в области длин волн 200…350 нм. Спектр поглощения чистой диализной жидкости лежит в области 200…210 нм, мочевины - 200…220 нм, креатинина 200…250 нм, мочевой кислоты 200…350 нм, пул остальных компонентов (псевдокомпонент) 200…350 нм.Figure 2. Spectral absorption of the main components of the spent dialysate sample in the wavelength range of 200 ... 350 nm. The absorption spectrum of pure dialysis fluid lies in the region of 200 ... 210 nm, urea - 200 ... 220 nm, creatinine 200 ... 250 nm, uric acid 200 ... 350 nm, the pool of the remaining components (pseudo-component) 200 ... 350 nm.

Фиг.3. Спектральные характеристики растворов мочевой кислоты с концентрацией 0.05, 0.10, 0.15 и 0.20 ммоль/л: а - спектральное пропускание; б - спектральное поглощение.Figure 3. The spectral characteristics of uric acid solutions with a concentration of 0.05, 0.10, 0.15 and 0.20 mmol / l: a - spectral transmittance; b - spectral absorption.

Фиг.4. Спектральное поглощение диализата (проба на 15 мин. сеанса, больной К., тип кривой В) и спектры типа А и С, полученные путем изменения концентрации псевдокомпонента Nk в диализной жидкости.Figure 4. Spectral absorption of dialysate (sample for 15 min. Session, patient K., curve type B) and spectra of type A and C obtained by changing the concentration of the pseudocomponent Nk in the dialysis fluid.

Claims (1)

Устройство мониторинга процесса гемодиализа, содержащее установленные последовательно источник излучения, оптическую систему формирования пучка, проточную кювету, приемник оптического излучения и блок обработки сигналов с интерфейсом, отличающееся тем, что в качестве источника излучения используется два светодиода, максимум спектра излучения одного из которых расположен в области длин волн 265 нм, другого - в области длин волн 290 нм, а в качестве приемника излучения используются два фотоприемника, области спектральной чувствительности которых перекрывают спектры излучения соответствующих светодиодов.
Figure 00000001
A device for monitoring the hemodialysis process, which contains a sequentially installed radiation source, an optical system for beam formation, a flow cell, an optical radiation receiver and a signal processing unit with an interface, characterized in that two LEDs are used as the radiation source, the maximum of the radiation spectrum of one of which is located in the region wavelengths of 265 nm, the other in the wavelength region of 290 nm, and two photodetectors, spectral sensitivity regions, are used as a radiation detector which overlap the emission spectra of the respective LEDs.
Figure 00000001
RU2012121111/15U 2012-05-22 2012-05-22 DEVICE FOR MONITORING THE HEMODIALYSIS PROCESS RU121373U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012121111/15U RU121373U1 (en) 2012-05-22 2012-05-22 DEVICE FOR MONITORING THE HEMODIALYSIS PROCESS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012121111/15U RU121373U1 (en) 2012-05-22 2012-05-22 DEVICE FOR MONITORING THE HEMODIALYSIS PROCESS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU121373U1 true RU121373U1 (en) 2012-10-20

Family

ID=47145811

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012121111/15U RU121373U1 (en) 2012-05-22 2012-05-22 DEVICE FOR MONITORING THE HEMODIALYSIS PROCESS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU121373U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2832144C (en) Method and apparatus for monitoring a treatment of a patient using fluorescence
CN103228301B (en) Device for extracorporeal blood treatment
US10010289B2 (en) Method and device for monitoring an extracorporeal blood treatment of a patient
CN102946919B (en) Apparatus for extracorporeal blood treatment, comprising a measuring device for determining the luminescence of the spent dialysate
US9423338B2 (en) Apparatus and apparatus control method for the quantitative concentration determination of selected substances filtered out of a patient's body in a fluid
CN102419367B (en) Whole blood immunity measuring device and whole blood immunity measuring method
Lin et al. Optoelectronic online monitoring system for hemodialysis and its data analysis
Vasilevsky et al. Dual-wavelength optoelectronic sensor for monitoring uric acid concentration in dialysate
RU121373U1 (en) DEVICE FOR MONITORING THE HEMODIALYSIS PROCESS
US20240102930A1 (en) Multiparametric Optical Method and Device for determining Uremic Solutes, including Uremix Toxins, in Biological Fluids
RU133941U1 (en) DEVICE FOR MONITORING THE HEMODIALYSIS PROCESS
WO2020262534A1 (en) Concentration calculation device and blood treatment system
Tomson et al. Development of a method for optical monitoring of creatinine in the spent dialysate
Stepanova et al. Analysis of solute kinetics during hemodialysis treatment by measuring the UV absorption of effluent dialysate at different wavelengths
RU2161791C2 (en) Device to monitor liquid biological medium
Konoplev et al. Three-wavelength optoelectronic system for hemodialysis monitoring
Ghanifar et al. Optimal wavelength selection in ultraviolet spectroscopy for the estimation of toxin reduction ratio during hemodialysis
Vasilevski et al. Monitoring the dialysis liquid during hemodialysis from the extinction spectra in the UV region
Belorus et al. Investigation the absorption spectra of dialysate output line in the hemodialysis process to create biosensors
Cattini et al. Design and performance of an Hb measuring system: Viability of its use in a haemodialysis
RU27427U1 (en) DEVICE FOR MONITORING DIALYSIS LIQUID DURING DIALYSIS

Legal Events

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

Effective date: 20170523