SE525904C2 - Förfarande och anordning för mätningar i blod - Google Patents

Description

TÜÛF' Ûfl/l v (ULF ...Q heten för vätskor från patientens blodström.

Olika teknik har presenterats inom områdets optiska mätningar för hematokrit i blod.

Många utnyttjar den spridningseffekt som RBC har på ljus passerande genom blod i ett kärl, kuvett eller liknande. Oppenheirner presenterar i patentet US 5,601 ,080 ett förfarande för att mäta graden av spridning för att härled blodbeståndsdelarrta.

Andra patent är US 4,745,279 för Karkar, beskrivande spridningseffekten för blod i en kuvett US 6,493,567 för Krivitski et al. beskriver ett mätinstrument utnyttjande en ljusavgiv- ande diod och en sensor. US 6,064,474 för Wylie et al är en annan beskrivning av en hema- tokritmätningsmetod utnyttjande den spridningseffekt RBC har på ljus. Emellertid tillhanda- håller de kända förfarandena och anordningarna ej någon tillfredsställande precision.

Uppfinningen De ovanstående uppgifterna uppnås i enlighet med uppfinningen genom att avge ljus in i i blodet och sedan används två detektorer placerade motsatt varandra för att utföra mätningen.

I enlighet med den föreliggande uppfinningen presenteras ett nytt förfarande och en ny anordning för att mäta blodegenskaperna med en procedur innefattande ett nytt optiskt sensor- arrangemang som övervinner problemen med den tidigare kända tekniken, såsom exempelvis optiska variationer, såsom optisk täthet, brytningar etc. Uppfinningen kan även ta form av en klämma som med stor enkelhet kan appliceras på en transparent slang såsom en transport- slang för dialys. Den nya sensom gör hematokritvärden tillgängliga med inom tekniken oöver- träffad precision, trots det faktum att den mäter genom transparent slang som kan variera i tjocklek och form.

I det praktiska utförandet av uppfinningen mäts blod när det strömmar genom en tran- sparent slang. En ljusstrâle, exempelvis från en laser, riktas vinkelrätt in i slangen och två detektorer placerade motsatta varandra och vinkelräta mot ljusstrålen plockar upp ljus och detektorsignalema används för utvärderingen. Ljuskällan och detektorerna kan ligga i samma plan men planet för detektorerna kan också vara något förskjutet i förhållande till ljusstrålen, exempelvis längs slangen. Man kan även tänka sig att använda flera par av detektorer för- skjutna längs slangen och uppströms likaväl som nedströms i syfte att öka precisionen. Även en tredje detektor kan läggas till varje par, vilken tredje detektor är placerad tätt intill ljuskäl- lan.

P0238SE 10 15 20 25 IQ I 00 Oc OO 0000 I n I c c c n c I I 0 I O I O O I I I I O Cflh I O ICO! I O 0000 I c c c c c Qccc On c Oc coon Oo Qcc c ä , w.

F.) (fl 3 Vid denna lösning kan detektorförskjutningen i relation till ljuskällan med fördel vara så pass stor att de avkännande sektorerna för de två detektorerna inte skär ljusstrålen. Med ökande förskjutning minskar känsligheten för relativa ändringar, under det att en mindre för- skjutning ger ett noggrannare absolut mått på hemakrotitvärdet. Det är således möjligt att an- vända en uppsättning detektorer för att fastställa ett absolutvärde och sedan använda en upp- sättning av mer förskjutet placerade detektor för övervakandet och styrandet av nivån under dialys.

Ytterligare föredragna vidareutvecklingar framgår närmare av kraven och följande be- skrivning av ett föredraget utföringsexempel på uppfinningen.

Kort beskrivning av ritningarna fig_l är ett tvärsnitt genom ett optisk sensorarrangemang l, upptagande ljusavgivande dioder 5 i hål 4 i en ram bestående av två halvor 2 och 3 anordnade för att passa på ett kärl 8 såsom exempelvis en slang för blod 9.

Fig 2 är ett tvärsnitt av ett optiskt sensorarrangemang 1, innehållande ljusdetektorer 6 i hål 4 i en ram innefattande två halvor 2 och 3 anordnade för att passa på ett kärl 8 såsom exempelvis en slang för blod Fig 3 avbildar arrangemanget för gruppen av ljusdetektorer 5 och lysdioder 6 på det op- tiska sensorarrangemanget 1. betta är ett förslag där gruppen i enlighet med figurerna 1 och 2 är placerade med beteckningšarna "A - A" för lysdioderna, och "B - B" för ljusdetektorerna.

Fig 4 avbildar arrangemanget för en andra grupp av ljusdetektorer 7.

Fig 5 visar det optiska sensorarrangemanget l med det ytterligare utföringsexemplet med lysdioder 9 och fotodetektorer 8.

Fig 6 visar de resulterande hematokritvärdena med referens till mätningar utförda vid ackrediterat kliniskt laboratorium.

Beskrivning ï Vi har uppnått mycket goda resultat genom användning av följande arrangemang av lys- dioder (LED) och fotodetektorer, vid insamlande av hematokrotitvärden. Dessa värden korre- lerar mycket bra med laboratoriereferensvärden.

Fyra lysdioder är arrangerade på ett företrädesvis - men ej begränsat till - vinkelrätt sätt P023 8SE 10 15 20 25 u In In OOII I n i n o a I o I O O O IIO I I OÜII o n c 0 o Icon 0000 On 000 0 U) O c-i r-a 4 inbördes runt ett kärl, såsom exempelvis en slang, för blodet såsom framgår av fig l. Ljusde- tektorerna är anordnade på ett sätt där de på liknande sätt lämpligtvis är vinkelräta inbördes i enlighet med fig 2, men på ett avstånd i längsled bort från de omgivande lysdioderna, såsom visas i fig 3. I ett ytterligare utförande är en andra ring av lysdetektorer anordnad. Arrange- manget framgår av fig 4.

Arrangemanget av lysdioder och fotodetektorer bör för bästa förstâende betraktas som grupper av lysdioder och fotodetektorer: exempelvis lysdiod Sa, och fotodetektor 6b är en grupp. En annan grupp kan vara lysdiod 5b, och fotodetektorema 6a och 6c. Notera att inga lysdioder och fotodetektorer är inlinjerade för att uppnå direkttransmitterat ljus. Uppñnningen utnyttjar ej direkt transmitterat ljus såsom ofta är fallet i den tidigare kända tekniken.

Ett prov på ljus detekterat från en grupp av en eller flera fotodetektorer tas vid vilket kort ögonblick som helst i tiden. Ett annat prov kan tas från samma eller en annan grupp som ett andra prov. Lämpligtvis tas ett första prov från en första grupp innefattande lysdiod 5a, och ljusdetektorer 6b och 6d, ett andra prov tas från en andra grupp innefattande lysdioden 5b, och ljusdetektor 6a och 6c, ett tredje prov tas från en tredje grupp innefattande lysdioden 5c, och ljusdetektor 6b och 6d, och slutligen tas ett fjärde prov från en fjärde grupp innefat- tande lysdioden Sd och ljusdetektorema 6a och 6c. Ett första resultat erhålles från dessa fyra efter varandra insamlade prov som signalbehandlas. Processen kan innefatta variationer av förstärkningsfaktorer för signalerna från detektorema och också korreleringsfaktorerna mellan dessa signaler, för att ytterligare förbättra detekterandet av beståndsdelarna som skall mätas i blodet. Resultatet utgör ett första resultat för beståndsdelarna i blodet, såsom exempelvis hematokrit. I denna process reduceras felet som uppträder från variationerna vid tvärsnittet för strömningsmönstret i kärlet. Vidare kan medelvärdesbildning reducera den effekt som kär- lets vägg har på mätningen. Detta är mycket fördelaktigt om kärlet är den utomkroppsliga kretsen för ett dialyssystem. Ett av de större framstegen i den beskrivna uppfinningen ligger i den nya möjligheten i att mäta hematokrit genom väggarna i den utomkroppsliga dialyskret- sen, nämligen den s k dialysslangen för kretsen. Det är mycket fördelaktigt att inga speciella kuvetter eller specialarrangemang erfordras för engångsblodledningarna. Vår process gör det t o m onödigt att montera speciella slangar eller rör till den utomkroppsliga kretsen. Denna egenskap är avsevärt kostnadsbesparande för tillhandahållaren av hälsovården. Monterandet av den beskrivna provanordningen på transportslangen har även fördelen att mätanordningen P0238SE (ft xf.) CD L» 10 15 20 f "1 F D 'vfil x-O É J> UI inte ingriper ide ordinarie funktionerna för dialyssystemet. Likaså ger det en mycket fördel- aktig möjlighet att uppgradera vilket som helst redan existerande dialyssystem med mätning av hematokrit, även om det inte är förberett för detta syfte. Följaktligen kan blodvolymsför- ändringen beräknas och visas.

I ett utförande på uppfinningen är två grupper av detektorer utnyttjade. Nedströms (eller uppströms) i en blodström i ett kärl, såsom exempelvis en slang, är en andra grupp av detek- torer placerad. Detta är visat i fig 4. Den matematiska signalbehandlingen kan vidare förbättra resultaten genom att inkludera denna "andra ordningens" detektorer i processen.

I ett annat utförande på uppfinningen, monteras ett andra arrangemang av lysdioder och fotodetektorer, innefattande en andra: grupp av detektorer. Detta visas i fig 5. I detta utfö- rande avger lysdiodema en annan våglängd. Detta medger begränsad spektralanalys för ytter- ligare beräknande av blodbeståndsdelarna, såsom exempelvis syresättningen av hemoglobin såsom är känt inom tekniken. Resultaten som erhålles från denna andra grupp kan med fördel inkorporeras i en signalprocess med de värden som erhålles från den nämnda första gruppen.

En sådan process gör det möjligt att inte endast ange alla parametrar från blodbeståndsde- larna, utan tillåter också syremättnadsvärdet att påverka ingångssignalema från den första gruppen till signalprocessen. Detta är av fördel eftersom blodets syremättnad kan påverka det första resultatet av blodbeståndsdelarna från den första processen från den första gruppen.

I ritningarna och den ovanstående beskrivningen är en transparent blodtransporterande slang anordnad visad inklämd mellan två väsentligen V-formade profiler i vars väggar lysdi- oden och detektorer är anordnade. I en alternativ utformning kan V-fonnade spår i block användas för att klämma och forma slangen så att dess väggar blir väsentligen platta vid lys- dioder och detektorer.

I ett ytterligare utförande kan sensorema vara anordnade i små hål med ännu mindre öppningar tjänande som kollimatorer mot slangen.

Det är inte i dag klart varför det uppfunna mätförfarandet och anordningen är så över- lägsen i relation till den tidigare kända tekniken, en teori skulle kunna vara förskjutningen mellan detektorer och ljuskälla.

Endast ljus som har spritts från blodet i ljusbanan och in i avkänningssektorn för sen- sorn och från denna in i sensorn kommer att registreras. Med andra ord kommer endast ljus som har spridits åtminstone två gånger att nå detektorn. Genom anordnandet av källa och de- P023 8SE F D (11 \D CD .Åh 6 tektor vinkelrätt kommer blodceller i en huvuddel av slangens tvärsnitt att ha möjligheten att bidra så att signaler från sensorema blir en funktion av hematokritvärdet.

PO238SE III III I I II I II IQ II 0090 I I I 1 O I I I 0 I c I I I I 0 ro 0 0 0 I I I I 0 I 0 0 OI I I O QI IIQ I 0 IUOI 0 o I I I O I I I I II 0 0 I I I I I I II I II I IIII I I O Icøtla

Claims (9)

10 15 20 25 30 PATENTKRAV

1. Optiskt sensorarrangemang som omger blod i en monteringsanordning, vilket optiska sensorarrangemang innefattar åtminstone två uppsättningar av ljuskällor och ljus- detektorer, varvid varje uppsättning innefattar en ljuskälla och åtminstone en detektor, varvid varje uppsättning är anordnad att genomlysa blodet vid en föredragen vinkel mellan ljuskälla och ljusdetektorn eller -detektorerna - för varje uppsättning, där nämnda vinkel är åtminstone tillräcklig för att hindra direkt ljus från ljuskällan till ljusdetektorn, för detekterandet av blod- beståndsdelar.

2. Optiskt sensorarrangemang i enlighet med krav 1, innefattande fyra uppsättningar ljuskällor och två eller tre ljusdetektorer i varje uppsättning, där en ljusdetektor även kan re- presentera en detektor i en närbelägen uppsättning.

3. Optiskt sensorarrangemang i enlighet med krav 1 eller 2, där ljuskälloma är anord- nade som en grupp omgivande en långsträckt monteringsanordning vid, sett i längdriktningen, en plats runt monteringsanordningens omkrets, och ljusdetektorer är anordnade att omge mon- teringsanordningen vid en annan omkretsplats.

4. Optiskt sensorarrangemang i enlighet med något av kraven 1 till 3, där den andra gruppen av ljusdetektorer i längsled är placerade vid en tredje plats runt monteringsanord- ningens omkrets, och ljusdetektorer är anordnade att omge monteringsanordningen vid denna omkretsplats.

5. Optiskt sensorarrangemang i enlighet med något av kraven 1 till 4, där en tredje grupp av ljusdetektorer är placerade i längsled vid en fjärde plats runt monteringsanord- ningens omkrets, och ljusdetektom är anordnad för att omge monteringsanordningen vid denna omkretsplats och en tredje grupp av ljusavgivande dioder i längsled placerade vid en femte plats runt monteringsanordningens omkrets, och ljusdetektorerna är anordnade för att omge monteringsanordningen vid demia omkretsplats.

6. Förfarande för att bearbeta signaler från ljusdetektorerna i krav 1, innefattande or- gan för att förstärka signalerna från ljusdetektorerna och utnyttja en signalbearbetningsalgo- ritm på signalerna från ljusdetektorerna, för att detektera hematokrit.

7. Förfarande enligt krav 6 varvid signalbearbetriingsorgan innefattande en mnltivaria- belanalys av signalerna från ljusdetektorerna utnyttjas i signalprocessen.

8. Förfarande för att bearbeta signalerna från ljusdetektorema i enlighet med krav 5 f “I '\ l .I L". f) CD -fx 8 innefattande organ att förstärka signalerna från ljusdetektorerna och utnyttjande en signalbear- betningsalgoriun på signalerna från ljusdetektorerria, för att detektera blodbestándsdelar.

9. Förfarande enligt krav 8, innefattande organ för att förstärka signalerna från ljus- detektorerna och utnyttja en signalbearbetningsalgorinn på signalen från ljusdektektorerna, för att detektera hematokrit.