RU2678596C2 - Устройство для определения диализных свойств гемосовместимых мембран - Google Patents
Устройство для определения диализных свойств гемосовместимых мембран Download PDFInfo
- Publication number
- RU2678596C2 RU2678596C2 RU2015153513A RU2015153513A RU2678596C2 RU 2678596 C2 RU2678596 C2 RU 2678596C2 RU 2015153513 A RU2015153513 A RU 2015153513A RU 2015153513 A RU2015153513 A RU 2015153513A RU 2678596 C2 RU2678596 C2 RU 2678596C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- base
- cavity
- glass
- membrane
- working fluid
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 78
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 25
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 claims abstract description 21
- 239000008280 blood Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 62
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 16
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 11
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 7
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 7
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 claims description 5
- 239000000644 isotonic solution Substances 0.000 claims description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 5
- 108010015776 Glucose oxidase Proteins 0.000 claims description 4
- 239000004366 Glucose oxidase Substances 0.000 claims description 4
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims description 4
- 229940116332 glucose oxidase Drugs 0.000 claims description 4
- 235000019420 glucose oxidase Nutrition 0.000 claims description 4
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 4
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims description 4
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 claims description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 239000000975 dye Substances 0.000 claims description 3
- 230000013632 homeostatic process Effects 0.000 claims description 3
- 229940021222 peritoneal dialysis isotonic solution Drugs 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 40
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 7
- 239000002504 physiological saline solution Substances 0.000 description 5
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 206010067584 Type 1 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 2
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000000004 hemodynamic effect Effects 0.000 description 2
- NOESYZHRGYRDHS-UHFFFAOYSA-N insulin Chemical compound N1C(=O)C(NC(=O)C(CCC(N)=O)NC(=O)C(CCC(O)=O)NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(NC(=O)CN)C(C)CC)CSSCC(C(NC(CO)C(=O)NC(CC(C)C)C(=O)NC(CC=2C=CC(O)=CC=2)C(=O)NC(CCC(N)=O)C(=O)NC(CC(C)C)C(=O)NC(CCC(O)=O)C(=O)NC(CC(N)=O)C(=O)NC(CC=2C=CC(O)=CC=2)C(=O)NC(CSSCC(NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(CC=2C=CC(O)=CC=2)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(C)NC(=O)C(CCC(O)=O)NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(CC=2NC=NC=2)NC(=O)C(CO)NC(=O)CNC2=O)C(=O)NCC(=O)NC(CCC(O)=O)C(=O)NC(CCCNC(N)=N)C(=O)NCC(=O)NC(CC=3C=CC=CC=3)C(=O)NC(CC=3C=CC=CC=3)C(=O)NC(CC=3C=CC(O)=CC=3)C(=O)NC(C(C)O)C(=O)N3C(CCC3)C(=O)NC(CCCCN)C(=O)NC(C)C(O)=O)C(=O)NC(CC(N)=O)C(O)=O)=O)NC(=O)C(C(C)CC)NC(=O)C(CO)NC(=O)C(C(C)O)NC(=O)C1CSSCC2NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(NC(=O)C(CCC(N)=O)NC(=O)C(CC(N)=O)NC(=O)C(NC(=O)C(N)CC=1C=CC=CC=1)C(C)C)CC1=CN=CN1 NOESYZHRGYRDHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008337 systemic blood flow Effects 0.000 description 2
- 201000004569 Blindness Diseases 0.000 description 1
- 102000004877 Insulin Human genes 0.000 description 1
- 108090001061 Insulin Proteins 0.000 description 1
- 238000004164 analytical calibration Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035559 beat frequency Effects 0.000 description 1
- 239000013060 biological fluid Substances 0.000 description 1
- 210000000601 blood cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000010241 blood sampling Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229940125396 insulin Drugs 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 210000003734 kidney Anatomy 0.000 description 1
- 210000003141 lower extremity Anatomy 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002483 medication Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007920 subcutaneous administration Methods 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- External Artificial Organs (AREA)
Abstract
Настоящее изобретение относится к медицинской технике, а более точно - к устройству для определения диализных свойств биосовместимых мембран. Аналитическая ячейка для определения диализных свойств гемосовместимой мембраны содержит основание, в котором выполнена полость, имеющая продольную ось, перпендикулярную основанию, и два канала для подвода исследуемой жидкости в полость и отвода исследуемой жидкости из полости, перегородку, установленную в указанной полости, закрепленную на основании и предназначенную для направления потока исследуемой жидкости в полости. Ячейка содержит также коромысло, закрепленное на основании на оси с возможностью поворота, и стакан, закрепленный на коромысле и снабженный двумя отверстиями для подвода и отвода рабочей жидкости из стакана, причем в закрытом положении аналитической ячейки стакан располагается над полостью в основании так, что продольная ось стакана совпадает с продольной осью полости в основании, а кромка стакана размещается в выемке в основании. Перегородка установлена в стакане вдоль его оси и предназначена для направления потока рабочей жидкости в стакане. Ячейка содержит гемосовместимую мембрану, установленную в выемке в основании, так что в закрытом положении аналитической ячейки мембрана герметично закрывает полость в основании и герметично закрывает полость стакана, и химический анализатор для определения концентрации глюкозы, отфильтрованной из исследуемой жидкости в рабочую жидкость через гемосовместимую мембрану, подключенный к выходу из стакана. Технический результат - создание аналитической ячейки для определения диализных свойств гемосовместимой мембраны и устройства для определения диализных свойств биосовместимых мембран в системе, конструкция которого позволит провести предварительное моделирование, что в свою очередь позволит упростить процесс подбора материалов для изготовления мембраны для сенсора, используемого для мониторинга глюкозы крови. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл.
Description
Уровень техники
Настоящее изобретение относится к медицинской технике, а более точно - к устройству для определения диализных свойств биосовместимых мембран.
Предшествующий уровень техники
По данным IDF (International Diabetes Federation) число больных сахарным диабетом среди взрослого населения к 2030 году составит 439 млн. человек. В Российской Федерации по данным Федерального центра Государственного регистра сахарного диабета, на 01.01.2010 г. зарегистрировано 3 137 182 больных, из них сахарным диабетом 1 типа болеют 268 497 человек. В случае длительного неудовлетворительного лечения сахарный диабет приводит к развитию поздних сосудистых осложнений, являющих причиной инвалидности и смерти, а также к слепоте, потери функций почек и нижних конечностей. На основании проведенных международных эпидемиологических исследований основной причиной развития и прогрессирования поздних осложнений является высокая концентрация глюкозы в крови. При этом поддержание концентрации глюкозы в крови на уровне, близком к нормальным значениям достоверно снижает риск развития поздних осложнений.
Для поддержания нормальной концентрации глюкозы в крови в настоящее время используют инвазивные методы эпизодического и непрерывного мониторинга концентрации глюкозы: самоконтроль с помощью глюкометра и непрерывный мониторинг с помощью подкожных сенсоров. Однако имеются существенные ограничения, не позволяющие большинству пациентов длительно поддерживать целевые показатели концентрации глюкозы в крови, в частности:
низкая точность глюкометров и одноразовых тест-полосок, погрешность составляет около 20%;
необходимость частой калибровке приборов;
влияние внешних факторов, например, интенсивность кровотока в данном участке кожи, насыщенность крови кислородом, прием медикаментов, ошибки при введении сенсора под кожу;
высокая стоимость оборудования и расходных материалов, не покрываемая по программе обязательного медицинского страхования;
пациенту должен уметь интерпретировать полученные результаты, анализировать графики, оценивать скорость изменения графиков, искать закономерности ежедневных колебаний концентрации глюкозы в крови;
самоконтроль концентрации глюкозы связан с необходимостью ежедневных многократных проколов пальцев для забора крови для непрерывного мониторинга или установки под кожу сенсора каждые 6 суток.
Известно устройство (RU 2271741) неинвазивного определения содержания сахара в крови человека, в частности к определению количества глюкозы по времени спин-решеточной релаксации ядер T1 в крови. Устройство содержит датчик ЯМР в виде катушки индуктивности для пальца руки, который расположен в зазоре постоянного магнита. Датчик связан с анализатором, который выполнен в виде ЯМР-спектрометра, содержащего генератор изменения магнитного поля с катушками, генератор асимметричных импульсов для низкочастотной модуляции с выносными катушками, высокочастотный генератор слабых колебаний, соединенный с датчиком для пальца руки, генератор модулирующего напряжения звуковой частоты с выносными катушками. Генератор изменения магнитного поля выполнен с возможностью скачкообразного изменения магнитного поля, а генератор асимметричных импульсов выполнен с возможностью формирования треугольных импульсов.
Устройство содержит также усилитель звуковой частоты, микропроцессор, блок программного управления и магнит с однородным магнитным полем. В зонах с однородным полем магнита расположены катушки генератора асимметричных импульсов для низкочастотной модуляции и катушки генератора модулирующего напряжения звуковой частоты.
Устройство имеет сложную конструкцию, и пользователь не всегда может точно определить содержание сахара в крови.
Известно устройство для моделирования гемодинамических явлений в системе кровообращения (SU 939013), содержащее замкнутую систему (Фиг.1), имитирующую систему кровообращения, содержащую насосы, термостат, датчики расхода крови, перепада давления крови, рН, температуры и объемной скорости. Для моделирования электростатических явлений на стенках сосудов и их протезов, в замкнутую систему последовательно установлены модель исследуемого объекта, выполненная в виде эластичного участка, механизм изменения сечения эластичного участка, электроды электромеханического измерителя и электромагнитные экраны.
Указанное устройство обеспечивает моделирование электростатических явлений на стенках сосудов и их протезов, однако не позволяет непосредственно определять концентрацию глюкозы крови.
Наиболее перспективным направлением в лечении сахарного диабета 1 типа, т.е. инсулин-зависимых пациентов является создание высокоточного устройства и способа длительного непрерывного мониторинга концентрации глюкозы в крови. Это возможно путем создания устройства, позволяющего анализировать концентрацию глюкозы непосредственно в кровотоке, которое не связано с внешней средой для исключения риска инфекции.
Одной из основных проблем для таких устройств является наличие биосовместимого покрытия мембраны сенсора для мониторинга глюкозы крови, который устанавливается в организм пациента. Поэтому в настоящее время имеется потребность в устройстве для оценки диализных свойств мембран, используемых в указанных сенсорах, т.е. биосовместимых мембран.
Чтобы сенсор, внедренный в организм пациента, работал долго, следует определить результаты взаимодействия материала, из которого изготовлена мембрана, и биологической жидкости, например, крови, с учетом влияния и изменения характеристик системного кровотока.
Сущность изобретения
В основу настоящего изобретения поставлена задача создания аналитической ячейки для определения диализных свойств гемосовместимой мембраны и устройства для определения диализных свойств биосовместимых мембран в системе in vitro, конструкция которого позволит провести предварительное моделирование, что в свою очередь позволит упростить процесс подбора материалов для изготовления мембраны для сенсора, используемого для мониторинга глюкозы крови.
Поставленная задача решена путем создания аналитической ячейки для определения диализных свойств гемосовместимой мембраны, содержащей:
основание, в котором выполнена полость, имеющая продольную ось, перпендикулярную основанию, и два канала для подвода исследуемой жидкости в полость и отвода исследуемой жидкости из полости,
перегородку, установленную в указанной полости, закрепленную на основании и предназначенную для направления потока исследуемой жидкости в полости,
коромысло, закрепленное на основании на оси с возможностью поворота,
стакан, закрепленный на коромысле и снабженный двумя отверстиями для подвода и отвода рабочей жидкости из стакана, причем в закрытом положении аналитической ячейки стакан располагается над полостью в основании так, что продольная ось стакана совпадает с продольной осью полости в основании, а кромка стакана размещается в выемке в основании,
перегородку, установленную в стакане вдоль его оси и предназначенную для направления потока рабочей жидкости в стакане,
гемосовместимую мембрану, установленную в выемке в основании, так что в закрытом положении аналитической ячейки мембрана герметично закрывает полость в основании и герметично закрывает полость стакана,
химический анализатор для определения концентрации глюкозы, отфильтрованной из исследуемой жидкости в рабочую жидкость через гемосовместимую мембрану, подключенный к выходу из стакана.
Предпочтительно ячейка содержит рычаг, закрепленный на основании, связанный с коромыслом и предназначенный для обеспечения усилия прижатия стакана к основанию посредством перемещения коромысла.
Предпочтительно, во втором варианте выполнения аналитической ячейки стакан имеет отверстие для размещения анализатора в полости стакана, предназначенной для заполнения рабочей жидкость, при этом анализатор содержит электрохимический сенсор на основе глюкозоксидазы, предназначенный для определения концентрации глюкозы, отфильтрованной из рабочей жидкости в исследуемую жидкость через гемосовместимую мембрану
Предпочтительно, в третьем варианте выполнения аналитической ячейки стакан имеет два диаметрально расположенных отверстия, в одном из которых размещен источник света, а в другом установлен фотодатчик, причем полость стакана предназначена для заполнения рабочей жидкостью.
Поставленная задача решена путем создания устройства для определения диализных свойств биосовместимых мембран, которое содержит размещенные в термостате:
аналитическую ячейку по любому из пунктов 1, 3 или 5,
резервуар для рабочей жидкости, с подключенным к нему воздушным насосом, связанный посредством трубопровода с аналитической ячейкой,
перистальтический насос, установленный на трубопроводе у выхода из резервуара,
микроконтроллер, обеспечивающий управлением процессом определения диализных свойств гемосовместимой мембраны,
регулятор давления в системе, установленный на трубопроводе после перистальтического насоса,
электромагнитный клапан, предназначенный для регулирования пульсаций исследуемой жидкости, установленный на трубопроводе после регулятора давления и подключенный к микроконтроллеру,
последовательно установленные на трубопроводе датчик температуры, датчик вязкости и датчик давления, после электромагнитного клапана, предназначенные для измерения параметров исследуемой жидкости и подключенные к микроконтроллеру,
ячейку отбора проб, установленную на трубопроводе до аналитической ячейки,
трубопровод с обратным клапаном, соединяющий выход аналитической ячейки с резервуаром для рабочей жидкости,
ячейку отбора проб, установленную на трубопроводе после аналитической ячейки.
Целесообразно, чтобы в качестве исследуемой жидкости был использован раствор, выбранной из группы, состоящей из физиологического раствора, содержащего глюкозу в заданной концентрации, физиологического раствора с набором красителей, физиологического раствора, содержащего белковые молекулы и глюкозу в заданных концентрациях, или кровь.
Целесообразно, чтобы в качестве рабочей жидкости были использованы солевые изотонические растворы.
Целесообразно, чтобы в качестве диализных свойств мембраны определяли показатель, выбранный из группы: скорость фильтрации по глюкозе или другому веществу; изменение скорости фильтрации в зависимости от времени и характеристик кровотока и гомеостаза; биообрастание; изменение химического состава фильтрата; изменение химического состава рабочей жидкости; содержимое смывов с материала мембраны.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
Фиг.1 изображает известное устройство для моделирования гемодинамических явлений в системе кровообращения.
Фиг.2 изображает схему аналитической ячейки, первый вариант выполнения, согласно изобретению.
Фиг.3 изображает аналитическую ячейку (вид сбоку), согласно изобретению.
Фиг.4 изображает общий вид аналитической ячейки в открытом положении, согласно изобретению.
Фиг.5 изображает общий вид аналитической ячейки в закрытом положении, когда стакан плотно прижат к основанию, согласно изобретению.
Фиг.6 изображает схему аналитической ячейки, второй вариант выполнения, согласно изобретению.
Фиг.7 изображает схему аналитической ячейки, третий вариант выполнения, согласно изобретению.
Фиг.8 изображает блок-схему устройства для определения диализных свойств гемосовместимых мембран, согласно изобретению.
Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения
Аналитическая ячейка 1 (Фиг.2) для определения диализных свойств гемосовместимой мембраны, согласно первому варианту выполнения содержит основание 2, в котором выполнена полость 3, имеющая продольную ось а-а, перпендикулярную основанию 2, и два канала 4, 5 для подвода исследуемой жидкости в полость и отвода исследуемой жидкости из полости. Ячейка 1 содержит также перегородку 6, установленную в указанной полости, закрепленную на основании 2 посредством винта 7 и предназначенную для направления потока исследуемой жидкости в полости 3. Направление потока жидкости показано стрелкой.
Ячейка 1 (Фиг.3) содержит также коромысло 8, закрепленное на основании 2 на оси 9 с возможностью поворота.
На коромысле 8 на осях 10 закреплен стакан 11, снабженный двумя отверстиями 12, 13 для подвода и отвода рабочей жидкости из стакана 11. В закрытом положении аналитической ячейки 1 стакан 11 располагается над полостью 3 в основании 2 так, что продольная ось с-с стакана совпадает с продольной осью а-а полости 3 в основании, а кромка 14 стакана размещается в выемке 15 в основании 2.
В стакане 11 (Фиг.2) вдоль его оси с-с установлена перегородка 15, предназначенная для направления потока рабочей жидкости в стакане 11. Перегородка 15 закреплена посредством винта 16. В качестве рабочей жидкости используется изотонический раствор.
В выемке 15 в основании 2 (Фиг.4) установлена гемосовместимая мембрана 17 на уплотнительном кольце 18, так что в закрытом положении аналитической ячейки 1 (Фиг.5) мембрана 17 герметично закрывает полость 3 в основании 2 и герметично закрывает полость 19 стакана 11.
Рычаг 20 (Фиг. 4, 5)) закреплен на основании 2, связан с коромыслом 8 и предназначен для обеспечения усилия прижатия стакана 11 к основанию 2 посредством перемещения коромысла.
В непосредственной близости со стаканом 11 размещен химический анализатор 21 для определения концентрации глюкозы, отфильтрованной из исследуемой жидкости в рабочую жидкость через гемосовместимую мембрану 17, подключенный к выходу 13 из стакана 11.
Анализатором могут служить оптические приборы химической оценки, например, спектрофотометр, кр-спектрофотометр, специфические химические сенсоры, сенсоры на основе глюкозоксидазы, системы анализа электропроводности. В качестве анализатора может использоваться сканирующий спектрофотометр с проточной кюветой.
Во втором варианте выполнения аналитической ячейки стакан 11 (Фиг.6) имеет одно отверстие 22 для размещения анализатора 23 в полости 19 стакана. Полость 19 предназначена для заполнения рабочей жидкостью через отверстие 24, закрытое заглушкой 25, в рабочей жидкости используется изотонический раствор. Анализатор 23 содержит электрохимический сенсор на основе глюкозоксидазы. Стакан 11, как и в первом варианте выполнения, закреплен на коромысле 8, причем в закрытом положении аналитической ячейки стакан располагается над полостью в основании так, что продольная ось стакана совпадает с продольной осью полости в основании, а кромка стакана размещается в выемке в основании 2.
В третьем варианте выполнения аналитической ячейки 1 (Фиг.7) стакан 11 имеет два диаметрально расположенных отверстия 26, 27, в отверстии 26 размещен источник 28 света, а в отверстии 27 установлен фотодатчик 29. Полость 19 стакана 11 предназначена для заполнения рабочей жидкостью через отверстие 30, снабженное заглушкой 31. Стакан 11, как и в первом варианте выполнения, закреплен на коромысле 8, причем в закрытом положении аналитической ячейки стакан располагается над полостью в основании так, что продольная ось стакана совпадает с продольной осью полости в основании, а кромка стакана размещается в выемке в основании.
Устройство 32 (Фиг.8) для определения диализных свойств гемосовместимых мембран содержит размещенные в термостате 33 аналитическую ячейку 1, выполненную по любому из вариантов, описанных выше, и резервуар 34 для рабочей жидкости с подключенным к нему воздушным насосом 35. Резервуар 34 связан посредством трубопровода 36 с аналитической ячейкой 1. На трубопроводе 36 у выхода из резервуара 34 установлен перистальтический насос 37.
Устройство 32 содержит микроконтроллер 38, обеспечивающий управление процессом определения диализных свойств гемосовместимой мембраны 17. Регулятор 39 давления в системе установлен на трубопроводе после перистальтического насоса 37 и соединен линией 40 обратной связи с резервуаром 34.
Электромагнитный клапан 41, предназначенный для регулирования пульсаций исследуемой жидкости, установлен на трубопроводе после регулятора 39 давления и подключен к микроконтроллеру 38.
На трубопроводе 36 последовательно установлены также датчик 42 температуры, датчик 43 вязкости и датчик 44 давления, после электромагнитного клапана 41, предназначенные для измерения параметров исследуемой жидкости и подключенные к микроконтроллеру 38.
Устройство содержит две ячейки 45, 46 обора проб, установленную на трубопроводе до и после аналитической ячейки 1 по направлению потока рабочей жидкости, которое показано стрелкой.
Трубопровод 47 с обратным клапаном 48, подключенным к микроконтроллеру, соединяет выход аналитической ячейки 1 с резервуаром 34 для рабочей жидкости.
В качестве исследуемой жидкости использован раствор, выбранный из группы, состоящей из физиологического раствора, содержащего глюкозу в заданной концентрации, физиологического раствора с набором красителей, физиологического раствора, содержащего белковые молекулы и глюкозу в заданных концентрациях, или кровь.
В качестве рабочей жидкости использованы солевые изотонические растворы.
В качестве диализных свойств мембраны определяют показатель, выбранный из группы: скорость фильтрации по глюкозе или другому требуемому веществу; изменение скорости фильтрации в зависимости от времени и характеристик кровотока и гомеостаза; биообрастание; изменение химического состава фильтрата; изменение химического состава рабочей жидкости; содержимое смывов с материала мембраны.
Система способна поддерживать и контролировать следующие характеристики рабочей жидкости.
| Таблица | |||
| № | Характеристика | Значение min | Значение max |
| 1 | Вязкость рабочей жидкости [рабочей жидкостью может быть кровь] (мПа*с) | 0,6531 | 6 |
| 2 | Относительное давление (мм ртутного столба) | 90 | 240 |
| 3 | Давление (в атмосферах) | 1,122355 | 1,32628 |
| 4 | Скорость потока (л/мин) | 3,6 | 6 |
| 5 | Объем системы [объем системы включает в себя резервуар] (л) | 0,3 | 0,6 |
| 6 | Протяженность системы (м) | 1,2 | 1,8 |
| 7 | Температура (с*) | 35 | 39 |
| 8 | Частота биения (Гц) | 0,7 | 3,5 |
Работа устройства для определения диализных свойств гемосовместимых мембран осуществляется следующим образом.
Перед запуском устройства 32, из системы посредством воздушного вакуумного насоса 35 откачивается воздух. После создания вакуума в резервуар 34 закачивается рабочая жидкость. При работе системы перистальтический насос 37 под управлением микроконтроллера 38 прокачивает жидкость по замкнутому контуру.
Электромагнитный клапан 41 создает на участке избыточное давление относительно рабочего. Коэффициент избыточности давления зависит от протяженности участка, текущего рабочего давления, скорости потока и рассчитывается микроконтроллером 38. Избыток жидкости сбрасывается посредством трехпозиционного клапана в резервуар 34. На участке посредством обратного клапана 48 устанавливается рабочее давление, и происходит процесс измерений с помощью микроконтроллера 38 и анализатора 21 или 23, или 28, 29.
Проведение оценки влияния эффектов системного кровотока на образцы материала мембраны, контактирующие с кровью (или рабочей жидкостью) закрепленные в аналитической ячейке реализуется по следующей схеме.
Образец исследуемого материала мембраны (далее по тексту Образец) высушивают в вакуумной сушке (чтобы не произошла деградация материала) при температурах, оптимальных для этого материала до состояния его минимальной гидратации. После чего на высокоточных аналитических весах измеряется масса дегидратированного Образца. С помощью электронного микроскопа оценивается состояние (изменение структуры поверхности) дегидратированного Образца. С помощью просвечивающего микроскопа оценивается состояние (делается ряд снимков образца) гидратированного Образца.
Далее Образец помещается в стерильную чашу Петри (или аналогичную емкость) и экспонируется стандартном растворе Рингера (или аналогичном физиологическом растворе) в течение 6 часов, при температуре 37-38°С (условия и время экспозиции могут изменяться с учетом конкретного материала). После чего на высокоточных аналитических весах измеряется масса гидратированного Образца. С помощью электронного микроскопа оценивается состояние (изменение структуры поверхности) гидратированного Образца. С помощью просвечивающего микроскопа оценивается состояние (делается ряд снимков образца) гидратированного Образца.
В аналитическую ячейку 1, размещенную в устройстве, устанавливается гидратированный Образец. Далее в системе воспроизводятся характеристики - температура, давление, скорость потока, частота пульсации. Образец экспонируется в устройстве в течение от 6 до 24 часов.
В процессе экспонирования образца каждый час производится отбор проб рабочей жидкости из ячеек отбора проб 1 и 2, при этом жидкость анализируется на предмет наличия смывов, т.е. характерных веществ из материала мембраны, а также собственного биохимического состава рабочей жидкости.
В процессе экспонирования с помощью анализатора, подсоединенного к стакану аналитической ячейки производиться динамическая оценка химического состава фильтрата, скапливающегося в полости стакана.
На основании динамически изменяющейся концентрации искомого вещества, в частности глюкозы, оценивают скорость фильтрации образца, а также его пропускные способности и скорость его биообрастания.
Для проведения динамической оценки скорости биообрастания осуществляют следующее. К одному из фитингов стакана подсоединяется флакон с физиологическим раствором (далее ФР), не содержащий искомое вещество, объемом не менее 1 л, к другому фитингу стакана подсоединяется последовательно перистальтический насос, анализатор, клапан регулировки давления (давление в стакане и в полости в основании должно быть равным), и пустой флакон-приемник. ФР, проходя через стакан ячейки и контактируя с мембраной уносит к анализатору искомое вещество. Анализатор оценивает изменение концентрации вещества - от роста с начала теста до уменьшения к нулю. После этого анализируется концентрация искомого вещества в флаконе-приемнике и остаточная концентрация в крови или другой рабочей жидкости в системе (рабочая жидкость должна содержать биоадсорбирующиеся молекулы). Чем выше концентрация искомого вещества в рабочей жидкости и меньше времени прошло до прекращения поступления искомого вещества через мембрану, тем выше скорость биообрастания.
После окончания экспонирования образец исследуют на электронном и просвечивающем микроскопах оценивая изменение структуры поверхности, отмечая степень покрытия образца белковыми и другими органическими соединениями, а также форменными элементами крови, или явно заметными следами деструкции.
Claims (40)
1. Аналитическая ячейка для определения диализных свойств гемосовместимой мембраны, содержащая
основание, в котором выполнена полость, имеющая продольную ось, перпендикулярную основанию, и два канала для подвода исследуемой жидкости в полость и отвода исследуемой жидкости из полости,
перегородку, установленную в указанной полости, закрепленную на основании и предназначенную для направления потока исследуемой жидкости в полости,
коромысло, закрепленное на основании на оси с возможностью поворота,
стакан, закрепленный на коромысле и снабженный двумя отверстиями для подвода и отвода рабочей жидкости из стакана, причем в закрытом положении аналитической ячейки стакан располагается над полостью в основании так, что продольная ось стакана совпадает с продольной осью полости в основании, а кромка стакана размещается в выемке в основании,
перегородку, установленную в стакане вдоль его оси и предназначенную для направления потока рабочей жидкости в стакане,
гемосовместимую мембрану, установленную в выемке в основании так, что в закрытом положении аналитической ячейки мембрана герметично закрывает полость в основании и герметично закрывает полость стакана,
химический анализатор для определения концентрации глюкозы, отфильтрованной из исследуемой жидкости в рабочую жидкость через гемосовместимую мембрану, подключенный к выходу из стакана.
2. Аналитическая ячейка по п. 1, содержащая рычаг, закрепленный на основании, связанный с коромыслом и предназначенный для обеспечения усилия прижатия стакана к основанию посредством перемещения коромысла.
3. Аналитическая ячейка для определения диализных свойств гемосовместимой мембраны, содержащая
основание, в котором выполнена полость, имеющая продольную ось, перпендикулярную основанию, и два канала для подвода исследуемой жидкости в полость и отвода исследуемой жидкости из полости,
перегородку, установленную в указанной полости, закрепленную на основании и предназначенную для направления потока исследуемой жидкости в полости,
коромысло, закрепленное на основании на оси с возможностью поворота,
стакан, имеющий отверстие для размещения анализатора в полости стакана, предназначенной для заполнения рабочей жидкость, при этом анализатор содержит электрохимический сенсор на основе глюкозоксидазы, предназначенный для определения концентрации глюкозы, отфильтрованной из рабочей жидкости в исследуемую жидкость через гемосовместимую мембрану, а стакан закреплен на коромысле, причем в закрытом положении аналитической ячейки стакан располагается над полостью в основании так, что продольная ось стакана совпадает с продольной осью полости в основании, а кромка стакана размещается в выемке в основании,
перегородку, установленную в стакане вдоль его оси и предназначенную для направления потока рабочей жидкости в стакане,
гемосовместимую мембрану, установленную в выемке в основании так, что в закрытом положении аналитической ячейки мембрана герметично закрывает полость в основании и герметично закрывает полость стакана.
4. Аналитическая ячейка по п. 3, содержащая рычаг, закрепленный на основании, связанный с коромыслом и предназначенный для обеспечения усилия прижатия стакана к основанию посредством перемещения коромысла.
5. Аналитическая ячейка для определения диализных свойств гемосовместимой мембраны, содержащая
основание, в котором выполнена полость, имеющая продольную ось, перпендикулярную основанию, и два канала для подвода исследуемой жидкости в полость и отвода исследуемой жидкости из полости,
перегородку, установленную в указанной полости, закрепленную на основании и предназначенную для направления потока исследуемой жидкости в полости,
коромысло, закрепленное на основании на оси с возможностью поворота,
стакан, имеющий два диаметрально расположенных отверстия, в одном из которых размещен источник света, а в другом установлен фотодатчик, причем полость стакана предназначена для заполнения рабочей жидкостью, при этом стакан закреплен на коромысле, причем в закрытом положении аналитической ячейки стакан располагается над полостью в основании так, что продольная ось стакана совпадает с продольной осью полости в основании, а кромка стакана размещается в выемке в основании,
причем источник света и фотодатчик образуют анализатор, предназначенный для определения концентрации глюкозы, отфильтрованной из рабочей жидкости в исследуемую жидкость через гемосовместимую мембрану,
перегородку, установленную в стакане вдоль его оси и предназначенную для направления потока рабочей жидкости в стакане,
гемосовместимую мембрану, установленную в выемке в основании так, что в закрытом положении аналитической ячейки мембрана герметично закрывает полость в основании и герметично закрывает полость стакана.
6. Аналитическая ячейка по п. 5, содержащая рычаг, закрепленный на основании, связанный с коромыслом и предназначенный для обеспечения усилия прижатия стакана к основанию посредством перемещения коромысла.
7. Устройство для определения диализных свойств гемосовместимых мембран, содержащее размещенные в термостате:
аналитическую ячейку по любому из пп. 1, 3 или 5,
резервуар для рабочей жидкости с подключенным к нему воздушным насосом, связанный посредством трубопровода с аналитической ячейкой,
перистальтический насос, установленный на трубопроводе у выхода из резервуара,
микроконтроллер, обеспечивающий управление процессом определения диализных свойств гемосовместимой мембраны,
регулятор давления в системе, установленный на трубопроводе после перистальтического насоса,
электромагнитный клапан, предназначенный для регулирования пульсаций исследуемой жидкости, установленный на трубопроводе после регулятора давления и подключенный к микроконтроллеру,
последовательно установленные на трубопроводе датчик температуры, датчик вязкости и датчик давления, после электромагнитного клапана, предназначенные для измерения параметров исследуемой жидкости и подключенные к микроконтроллеру,
ячейку отбора проб, установленную на трубопроводе до аналитической ячейки,
трубопровод с обратным клапаном, соединяющий выход аналитической ячейки с резервуаром для рабочей жидкости,
ячейку отбора проб, установленную на трубопроводе после аналитической ячейки.
8. Устройство по п. 7, в котором в качестве исследуемой жидкости использован раствор, выбранной из группы, состоящей из физиологического раствора, содержащего глюкозу в заданной концентрации, физиологического раствора с набором красителей, физиологического раствора, содержащего белковые молекулы и глюкозу в заданных концентрациях, или кровь.
9. Устройство по п. 7 или 8, в котором в качестве рабочей жидкости использованы солевые изотонические растворы.
10. Устройство по п. 7, в котором в качестве диализных свойств мембраны определяют показатель, выбранный из группы: скорость фильтрации по глюкозе или другому веществу; изменение скорости фильтрации в зависимости от времени и характеристик кровотока и гомеостаза; биообрастание; изменение химического состава фильтрата; изменение химического состава рабочей жидкости; содержимое смывов с материала мембраны.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015153513A RU2678596C2 (ru) | 2015-12-14 | 2015-12-14 | Устройство для определения диализных свойств гемосовместимых мембран |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015153513A RU2678596C2 (ru) | 2015-12-14 | 2015-12-14 | Устройство для определения диализных свойств гемосовместимых мембран |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015153513A RU2015153513A (ru) | 2017-06-21 |
| RU2015153513A3 RU2015153513A3 (ru) | 2018-07-04 |
| RU2678596C2 true RU2678596C2 (ru) | 2019-01-30 |
Family
ID=59240271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015153513A RU2678596C2 (ru) | 2015-12-14 | 2015-12-14 | Устройство для определения диализных свойств гемосовместимых мембран |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2678596C2 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU939013A1 (ru) * | 1980-02-05 | 1982-06-30 | Войсковая Часть 64688 | Устройство дл моделировани гемодинамических влений в системе кровообращени |
| US6669831B2 (en) * | 2000-05-11 | 2003-12-30 | Caliper Technologies Corp. | Microfluidic devices and methods to regulate hydrodynamic and electrical resistance utilizing bulk viscosity enhancers |
| RU2271741C2 (ru) * | 2003-07-11 | 2006-03-20 | Евгений Александрович Протасов | Устройство неинвазивного определения содержания сахара в крови человека |
| WO2014031532A1 (en) * | 2012-08-19 | 2014-02-27 | University Of Rochester | Microfluidic device for filtering fluids and dialysis |
-
2015
- 2015-12-14 RU RU2015153513A patent/RU2678596C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU939013A1 (ru) * | 1980-02-05 | 1982-06-30 | Войсковая Часть 64688 | Устройство дл моделировани гемодинамических влений в системе кровообращени |
| US6669831B2 (en) * | 2000-05-11 | 2003-12-30 | Caliper Technologies Corp. | Microfluidic devices and methods to regulate hydrodynamic and electrical resistance utilizing bulk viscosity enhancers |
| RU2271741C2 (ru) * | 2003-07-11 | 2006-03-20 | Евгений Александрович Протасов | Устройство неинвазивного определения содержания сахара в крови человека |
| WO2014031532A1 (en) * | 2012-08-19 | 2014-02-27 | University Of Rochester | Microfluidic device for filtering fluids and dialysis |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015153513A (ru) | 2017-06-21 |
| RU2015153513A3 (ru) | 2018-07-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20040147034A1 (en) | Method and apparatus for measuring a substance in a biological sample | |
| US5976085A (en) | In situ calibration system for sensors located in a physiologic line | |
| US7621192B2 (en) | Medical device durability test apparatus having an integrated particle counter and method of use | |
| EP2355690B1 (en) | Measuring hematocrit and estimating hemoglobin values with a non-invasive, optical blood monitoring system | |
| US4832034A (en) | Method and apparatus for withdrawing, collecting and biosensing chemical constituents from complex fluids | |
| US20130233061A1 (en) | Biomarker normalization | |
| KR20080048529A (ko) | 즉석진료 오스몰농도 검사용 방법 및 장치 | |
| RU2470300C2 (ru) | Портативное устройство для измерения и контроля аналитов в биологических жидкостях | |
| JP6998444B2 (ja) | 血液凝固検査システムおよび血液凝固検査システムの制御方法 | |
| US7790438B2 (en) | Apparatuses and methods for detecting an analyte | |
| EP1314030A2 (en) | Method and apparatus for determining blood oxygen transport | |
| RU2678596C2 (ru) | Устройство для определения диализных свойств гемосовместимых мембран | |
| Bisera et al. | An" oncometer" of clinical measurement of colloid osmotic pressure of plasma. | |
| US20170202489A1 (en) | Glucose sensor calibration | |
| US20210299339A1 (en) | Blood monitoring system for determining a calibrated hemoglobin concentration value for a patient based on patient-specific mean corpuscular hemoglobin concentration data | |
| RU2672354C2 (ru) | Способ непрерывного мониторинга содержания аналита в крови | |
| WO2013146188A1 (ja) | 測定装置、透析終了条件判定装置、および透析経過提示装置 | |
| SCHWARTZ | The Design and Performance of a Perfusion System for the Culture of the Lens: Part II | |
| RU2401308C2 (ru) | Способ определения количества микробиологических объектов в процессе их культивирования | |
| RU2679887C2 (ru) | Способ получения материалов для высокогидрофильного покрытия гемосовместимых мембран | |
| RU2146051C1 (ru) | Способ определения скорости внутреннего потребления кислорода эритроцитами и устройство для его осуществления | |
| RU2315307C1 (ru) | Способ биологической оценки низкоинтенсивных излучений | |
| Baldini et al. | In-vivo characterization of a microdialysis-based pH sensor | |
| Martinez et al. | No invasive Measurement of Urea in Blood Based in Optical Sensing for their Employment in the Hemodialysis Processes. | |
| JPS58152537A (ja) | 血中物質の連続モニタ−装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201215 |