Устройство для исследования параметров свертывания и/или агрегации крови
Изобретения относятся к медицинской диагностике. Устройство содержит пористую деталь, кровь протекает через отверстие, которое расположено в пористой детали. В кровь вводятся влияющая на агрегацию крови субстанция. Перед отверстием находится преддифузорное пространство, из которого кровь протекает к отверстию, и/или за ним находится постдиффузорное пространство, в которое кровь протекает из отверстия. Субстанция расположена в виде покрытия на стенках преддиффузорного пространства и/или постдиффузорного пространства. Способ состоит в нанесении субстанции на стенки, высушивании, восстановлении. Субстанция из покрытия потоком, создаваемым в преддифузорном пространстве, в постдиффузорном пространстве ддиффузорном потоком транспортируется из области внутренней поверхности стенок к отверстию. Технический результат состоит в выполнении исследований при низкой концентрации субстанции. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 5 ил.
Данное изобретение относится к устройству для исследования параметров свертывания и/или агрегации крови согласно ограничительной детали пункта 1 формулы изобретения.
Такие устройства известны. Например, в DE 3247815 А1 раскрыто устройство для измерения in vitro времени кровотечения, в котором кровь при постоянном падении давления можно транспортировать через отверстие, при этом устройство предусмотрено для непосредственного или опосредованного измерения результирующего потока крови. Отверстие расположено в детали из пористого материала, который предпочтительно является фильтрующим материалом, который имеет величину пор, которая лежит в диапазоне между 0,01 и 5 мкм. Деталь удерживается в корпусе так, что изъятая из сосуда для хранения и подаваемая через капилляр в отверстие кровь по существу проходит через отверстие и не проходит по бокам детали.
Из указанной выше публикации также известна пропитка материала содержащей отверстие детали перед началом исследования агрегирующим тромбоциты или способствующим свертыванию крови раствором, который может быть предпочтительно аденозиндифосфатом (ADP). Кроме того, из этой публикации известно покрытие материала содержащей отверстие детали коллагеном.
За счет пропитки пористой детали аденозиндифосфатом или другими субстанциями можно еще точнее имитировать в пробирке условия кровотечения, поскольку при действительном повреждении из поврежденной стенки сосуда выделяется аденозиндифосфат, за счет чего вызывается агрегация тромбоцитов.
За счет покрытия фильтрующих волокон пористой детали коллагеном достигается еще лучшая репродуцируемость и более короткое время кровотечения, поскольку в краевой области отверстия покрытые коллагеном фильтрующие волокна пористой детали благоприятствуют прилипанию тромбоцитов.
Уже с 1985 года известно также изготовление одноразовых деталей для измерения in vitro времени кровотечения (Thrombostat 4000, VDG von der Goltz GmbH, 83370 Seeon). Эти одноразовые детали состояли из пористой детали с отверстием диаметра 150-120 мкм, покрывались диспергированными в растворе волокнами коллагена и высушивались для удлинения стойкости. Это подробно описано, например, в US 5854076 (столбец 2, 1 абзац). Одноразовые детали до выполнения измерения у пациента хранились в пакетах с сушильным материалом. Для измерения необходимо восстановить высохший коллаген посредством добавления жидкости для перевода волокон коллагена в первоначальное гидратированное состояние. Дополнительно можно также добавлять агрегирующие тромбоциты субстанции, такие как, например, ADP или CaCl2, как описано в статье «Тестирование кровотечения in vitro - простой способ обнаружения действия аспирина на функцию тромбоцита», Kretschmer V., Schikor B., Sohngen D., Dietrich G., Thromb Res., 1 декабря 1989; 56(5), страницы 593-602.
Из ЕР 0716744 В1 также известен пористый разделительный элемент, который имеет отверстие, в которое введено и засушено, по меньшей мере, одно средство, которое в момент выполнения измерения, при котором кровь протекает через отверстие, можно восстанавливать для инициирования процесса свертывания крови или агрегации тромбоцитов в крови. В качестве инициирующего процесс свертывания крови средства применяется аденозиндифосфат, ристоцетин, арахидоновая кислота, тромбин, эпинефрин, активирующий тромбоциты фактор (PAF) или пептид агонистов рецептора тромбина (TRAP). Кроме того, разделительный элемент может содержать коллаген, который также инициирует агрегацию тромбоцитов.
Трудность при известном добавлении аденозиндифосфата (ADP) вместе с коллагеном состоит в том, что аденозиндифосфат за счет загрязненных аденозиндифосфатаз расщепляется в аденозин, который тормозит образование тромбоцитов. По этой причине необходимо выбирать концентрацию аденозиндифосфата относительно большой для получения желаемой реакции.
Задачей данного изобретения является создание устройства для исследования характеристик свертывания и/или агрегирования крови, с помощью которого даже при низкой концентрации добавляемой в кровь субстанции, в частности, намного меньшей концентрации аденозиндифосфата, можно выполнять измерения.
Эта задача решается с помощью устройства с признаками пункта 1 формулы изобретения.
Существенное преимущество данного изобретения состоит в том, что сравнимые с известными способами измерения можно выполнять с намного меньшей концентрацией ADP. В то время как в указанном выше известном способе измерения необходима концентрация ADP около 10-2М в области пористой детали, при применении устройства согласно изобретению можно работать с намного более низкими концентрациями ADP. Это особенно предпочтительно при решении различных вопросов в медицине, например при настройке определенных медикаментов, например клопидогреля, которые действуют через рецептор ADP. Другими словами, в рамках данного изобретения можно при одинаковой стабильности измерений работать с намного меньшей концентрацией добавляемой в кровь субстанции, например с намного меньшей концентрацией ADP.
Предпочтительные варианты выполнения изобретения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения.
Ниже приводится подробное описание изобретения и его вариантов выполнения со ссылками на чертежи, на которых схематично изображено:
фиг.1 - иллюстрация принципа действия данного изобретения;
фиг.2 и 3 - особенно предпочтительный вариант выполнения устройства согласно изобретению;
фиг.4 и 5 - модификации изобретения.
В основу изобретению положены следующие соображения.
Согласно уравнению Бернулли (p+½ρv2=const) давление (p) в элементарной струе, которая расширяется (течение диффузора), увеличивается, поскольку скорость (v) потока должна уменьшаться в соответствии с законом непрерывности. Если диффузор резко расширяется, то этот неожиданный подъем давления приводит к разрыву потока и образованию так называемой мертвой воды с вторичным потоком. Близкие к стенке слои жидкости с небольшой кинетической энергией не могут преодолеть пик давления и стекают назад против направления главного потока. Можно использовать этот близкий к стенке обратный поток для транспортировки определенных водорастворимых субстанций, которые нанесены на стенку в желаемых местах. Это было выявлено впервые в рамках данного изобретения.
Поэтому в связи с данным изобретением впервые возникла идея использовать указанную выше закономерность для введения в проходящую через отверстие, расположенное в пористой детали, кровь субстанции, например ADP, равномерно и с возможно меньшей концентрацией во время всего периода измерения. При этом целенаправленно исходят из известного введения уже содержащейся в пористой детали субстанции. Субстанция вводится в данном случае из проходимого потоком крови диффузорного пространства, которое расположено перед и/или за отверстием. В одном измерительном устройстве субстанция выделяется на стенках расположенного перед отверстием преддиффузорного пространства и/или расположенного за отверстием постдиффузорного пространства, при этом вещество вводится в проходящий преддиффузорное пространство и/или постдиффузорное пространство поток крови медленно за счет вторичного потока в преддиффузорном, соответственно постдиффузорном пространстве, при этом субстанция в случае преддиффузорного пространства вводится в материал пористой детали и транспортируется в нем к отверстию. В противоположность этому субстанция при известном введении непосредственно из материала или области пористой детали вымывается и расходуется относительно быстро.
Недостаток известного одновременного нанесения ADP и коллагена на содержащий отверстие фильтрующий материал состоит также в том, что содержащиеся в коллагене расщепляющие ADP ферменты разрушают ADP, поэтому его концентрацию необходимо выбирать значительно более высокую. Однако для решения определенных вопросов и выполнения измерений обязательно необходима как раз низкая концентрация ADP.
На фиг.1 показана иллюстрация принципа действия данного изобретения. При этом изображена зона устройства для измерения свертывания и/или агрегации крови, которая содержит пористую деталь 5 с отверстием 9. При этом пористая деталь 5 может состоять из пористого материала, например из фильтрующего материала. Взятая из неизображенного сосуда кровь протекает в направлении стрелки Р1 через трубочку 2, например капилляр, в расположенное перед отверстием 9 преддиффузорное пространство 3 и попадает после прохождения отверстия 9 в расположенное за отверстием 9 постдиффузорное пространство 4, из него в неизображенное пространство для сбора крови. При этом за счет плотного расположения преддиффузорного и постдиффузорного пространства 3, 4, а также пористой детали 5 в неизображенном корпусе исключается прохождение крови сбоку от пористой детали 5 и отверстия 9.
На внутренние стенки преддиффузорного пространства 3 помещается отдаваемая в кровь субстанция в форме сплошного покрытия 8 на всей поверхности или только на отдельных участках, например в форме точек. Соответственно, отдаваемая в кровь субстанция может также наноситься дополнительно или исключительно на внутреннюю поверхность стенки постдиффузорного пространства 4 в форме такого покрытия 8. При прохождении крови по преддиффузорному пространству 3 (стрелка Р1) кровь вступает в контакт с покрытием 8, причем эта субстанция растворяется и попадает в кровь. Поскольку при протекании через преддиффузорное пространство 3 образуется представленный на фиг.1 диффузорный поток 6, растворившаяся из покрытия 8 субстанция уносится этим диффузорным потоком 6 из области внутренней поверхности стенки преддиффузорного пространства 3 в направлении к крови, протекающей через отверстие 9, так что она вместе с кровью протекает через отверстие 9.
Можно видеть, что при наличии покрытия 8 преддиффузорного пространства 3 в протекающую через отверстие 9 кровь относительно быстро и с более высокой концентрацией вводится субстанция, поскольку она подмешивается в протекающую за счет диффузорного потока 6 в направлении отверстия 9 кровь относительно быстро из боковой стенки 3' и/или противоположной в направлении потока пористой детали 5 стенки 3” дна.
При расположении покрытия 8 на внутренней поверхности боковой стенки 4' постдиффузорного пространства 4 исходящая из покрытия 8 субстанция подмешивается через диффузорный поток 7 во втекающую из отверстия 9 в постдиффузорное пространство 4 кровь, при этом в пористой детали 5 вызывается поток Р2 субстанции, который транспортирует субстанцию непосредственно к месту отверстия 9 и, соответственно, образующегося там тромба.
Если покрытия 8 предусмотрены как в преддиффузорном пространстве 3, так и в постдиффузорном пространстве 4, то субстанции вводятся в зоне отверстия 9 со стенок 3' и/или 3” преддиффузорного пространства 3 и боковой стенки 4' постдиффузорного пространства 5. При этом в пространствах 3, 4 могут быть предусмотрены покрытия 8 различного вида и предназначения.
Необходимо отметить, что понятие «субстанция» следует понимать так, что субстанция содержит лишь одно подлежащее подмешиванию в кровь вещество или несколько веществ. При этом возможны субстанции, которые способствуют агрегации или тормозят агрегацию тромбоцитов.
Субстанции наносятся на стенки преддиффузорного и/или постдиффузорного пространств 3, 4 предпочтительно в жидком виде и после этого сушатся. Только в момент выполнения измерения с помощью данного устройства субстанция снова переводится в жидкое состояние посредством добавления жидкого средства, например раствора соли, т.е. восстанавливается. Это можно осуществлять также с помощью самой крови.
На фиг.2 и 3 показан особенно предпочтительный вариант выполнения устройства согласно изобретению. Отдельные детали на этих фигурах, которые были уже пояснены применительно к фиг.1, обозначены соответствующими позициями. Кровь протекает в направлении стрелки Р1 к отверстию 9, которое содержится в пористой детали 5. В направлении стрелки Р1 за отверстием 9 кровь протекает в постдиффузорное пространство 4, которое имеет субстанцию в виде покрытия 8. Постдиффузорное пространство 4 предпочтительно имеет на своей обращенной к крови стороне покрытие 8 в виде кольцевого покрытия. При этом кольцевое покрытие 8 может быть выполнено в виде сплошной линии или поверхности или же прерывистой линии или поверхности, в частности в виде образованной из расположенных в ряд точек покрытия линии или поверхности. Боковая стенка 4' постдиффузорного пространства 4 предпочтительно сужается снаружи наклонно в направлении отверстия 9. В частности, наклон имеет форму конуса. На фиг.3 показан вид отверстия со стороны постдиффузорного пространства 4.
Детали 21 и 22 имеют опорные поверхности 23, 24 для пористой детали 5, так что обеспечивается прохождение крови при протекании через отверстие 9 не сбоку от пористой детали 5 и отверстия 9, а непосредственно из трубочки 2 через отверстие 9 в постдиффузорное пространство 4 и из него в неизображенное коллекторное пространство для крови.
На обращенной к потоку крови стороне пористой детали 5 может быть нанесен, как показано на фиг.2, слой 26 коллагена, по меньшей мере, в окружающей отверстие 9 зоне, как уже указывалось вначале.
Ниже приводится описание выполненного, в частности, в виде одноразовой детали, соответственно выбрасываемой детали, устройства 10 для измерения свертываемости и/или агрегации крови применительно к фиг.4. Отдельные элементы на фиг.4, которые были уже пояснены применительно к фиг.1-3, обозначены соответствующими позициями.
Устройство 10 состоит по существу из первой детали 11 корпуса и второй детали 12 корпуса, при этом первая деталь 11 корпуса содержит трубочку 2 и преддиффузорное пространство 3. Трубочка 2 может быть, например, плотно вставлена в отверстие 20 детали 11 корпуса, при этом в направлении потока в детали 11 корпуса за концом трубочки 2 образовано преддиффузорное пространство 3 так, что оно проходит до конца детали 11 корпуса. Внутренняя поверхность 3' преддиффузорного пространства 3 снабжена покрытием 8.
Деталь 12 корпуса имеет углубление 16, которое плотно соединено с постдиффузорным пространством 4, которое в свою очередь заканчивается в выполненном в детали 12 корпуса коллекторном пространстве 13 для крови. В углубление 16 плотно вставлена содержащая отверстие 9 пористая деталь 5, а также вставлена и плотно закреплена обращенная к пористой детали 5 концевая зона детали 11 корпуса. Таким образом возникает блок из деталей 11, 12 корпуса, при этом пористая деталь плотно расположена между обращенными к ней поверхностями углубления 16 и концами детали 11 корпуса, при этом отверстие 9 соединяет друг с другом преддиффузорное пространство 3 детали 11 корпуса и постдиффузорное пространство 4 детали 12 корпуса, и кровь не может протекать сбоку в обход отверстия 9. Хотя это не изображено, внутренняя поверхность боковой стенки 4' постдиффузорного пространства 4 может также по выбору содержать покрытие 8, при этом возможно, что, как указывалось выше, по выбору лишь преддиффузорное пространство 3 или лишь постдиффузорное пространство 4 имеет покрытие 8.
В частности, постдиффузорное пространство 4 может быть выполнено в соответствии с фиг.2 и 3 и покрыто субстанцией. В этом случае можно отказаться от преддиффузорного пространства 3, и трубочка 2 может проходить в отверстии 20 детали 11 корпуса почти до отверстия 9.
На фиг.5 показан другой вариант выполнения данного изобретения, в котором добавление субстанций происходит в преддиффузорном пространстве 3 и/или в постдиффузорном пространстве 4 из пространства, которое расположено снаружи преддиффузорного пространства 3 и, соответственно, постдиффузорного пространства 4 между соответствующей стороной пористой детали 5 и одной поверхностью содержащей преддиффузорное пространство 3 или постдиффузорное пространство 4 части 11 или соответственно 12 корпуса. При этом поверхность 31 окружает преддиффузорное пространство 3, причем пористая деталь 5 прилегает к поверхности 31. Соответствующим образом поверхность 41 окружает постдиффузорное пространство 4, причем поверхность 41 прилегает к соответствующей стороне пористой детали 5. Поверхности 31 и/или 41 покрыты субстанцией 8. Субстанции 8 попадают из пространства между поверхностью 31, соответственно 41, и соответствующей стороной пористой детали 5 в находящуюся в преддиффузорном пространстве 3, соответственно в постдиффузорном пространстве 4, кровь и к отверстию 9. Поэтому указанные пространства можно рассматривать в качестве частей преддиффузорного 3, соответственно постдиффузорного 4, пространства.
1. Устройство для исследования параметров свертывания и/или агрегации крови, содержащее пористую деталь, в которой выполнено отверстие для пропуска крови, причем устройство выполнено с возможностью введения в кровь субстанции, которая способствует агрегации или тормозит агрегацию крови, отличающееся тем, что перед отверстием находится преддиффузорное пространство для направления крови к отверстию, и/или за ним находится постдиффузорное пространство для приема крови из отверстия, и субстанция расположена в виде покрытия на стенках преддиффузорного пространства и/или постдиффузорного пространства.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что постдиффузорное пространство содержит покрытие на своей боковой стенке.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что боковая стенка сужается от противоположной отверстию стороны наклонно к отверстию.
4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что боковая стенка сужается конически.
5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что покрытие нанесено на всю поверхность стенок преддиффузорного и/или постдиффузорного пространства.
6. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что покрытие нанесено в частичных зонах стенок преддиффузорного и/или постдиффузорного пространства.
7. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что покрытие расположено в виде концентрично окружающей продольную ось отверстия кольцеобразной линии или поверхности на стенках преддиффузорного и/или постдиффузорного пространства.
8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что линия или поверхность проходят непрерывно.
9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что линия или поверхность проходят прерывисто.
10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что линия или поверхность образованы расположенными в ряд точками покрытия.
11. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что покрытие образовано посредством нанесения в жидком виде и последующей сушки.
12. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что пористая деталь, по меньшей мере, в окружающей отверстие зоне на обращенной к потоку крови стороне снабжена коллагеновым слоем с высушенным коллагеном.
13. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что вещество является аденозиндифосфатом (ADP), ристоцетином, арахидоновой кислотой, тромбином, эпинефрином, активирующим тромбоциты фактором (PAF) или пептидом агонистов рецептора тромбина (TRAP).
14. Способ измерения параметров свертывания и/или агрегации крови в устройстве по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что для изготовления покрытия субстанцию наносят в жидком виде на стенки преддиффузорного и/или постдиффузорного пространства и затем высушивают, и субстанцию восстанавливают перед выполнением исследовдания с помощью устройства, причем субстанция из покрытия создаваемым в преддифузорном пространстве соответственно в постдиффузорном пространстве диффузорным потоком транспортируется из области внутренней поверхности стенок преддиффузорного и/или постдиффузорного пространства к отверстию.
15. Способ по п.14, отличающийся тем, что восстановление осуществляют за счет добавления жидкости или с помощью самой крови.
16. Способ по п.15, отличающийся тем, что в качестве жидкости добавляют раствор соли.
17. Способ по любому из пп.14-16, отличающийся тем, что в качестве субстанции наносят аденозиндифосфат (ADP), ристоцетин, арахидоновую кислоту, тромбин, эпинефрин, активирующий тромбоциты фактор (PAF) или пептид агонистов рецептора тромбина (TRAP).
18. Способ по любому из пп.14-16, отличающийся тем, что покрытие (8) наносят на всю поверхность стенок преддиффузорного и/или постдиффузорного пространства.
19. Способ по любому из пп.14-16, отличающийся тем, что покрытие наносят в частичных зонах стенок преддиффузорного и/или постдиффузорного пространства.
20. Способ по любому из пп.14-16, отличающийся тем, что покрытие наносят в виде концентрично окружающей продольную ось отверстия кольцеобразной линии или поверхности на стенках преддиффузорного и/или постдиффузорного пространства.
21. Способ по п.20, отличающийся тем, что покрытие наносят в виде непрерывной линии или поверхности.
22. Способ по п.20, отличающийся тем, что покрытие наносят в виде прерывистой линии или поверхности.
23. Способ по п.22, отличающийся тем, что линия или поверхность образованы посредством нанесения расположенных в ряд точек субстанции.
