Тампон для сбора и нанесения химо-, биоматериалов

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к инструментам для диагностики в области медицины, биологии, химии, микробиологии. Тампон для сбора и нанесения химо-, биоматериалов выполнен из полимерного порошкового материал. Тампон содержит стержень, состоящий из держателя в виде утолщенной нижней части и более тонкой верхней части, оканчивающейся наконечником. Более тонкая верхняя часть, оканчивающаяся наконечником, дополнительно оснащена неразъемно прикрепленной пружинной частью, завитой вокруг более тонкой верхней части и направленной в сторону утолщенной части – держателя. В качестве полимерного порошкового материала использован полиамид, имеющий после печати пористость до 20% объема материала. Использование изобретения позволяет обеспечить возможность повышения эффективности сбора и нанесения химо-, биоматериалов. 3 ил.

 

Предполагаемое изобретение в целом относится к области удовлетворения потребностей человека, более точно – к инструментам для диагностики в области медицины, биологии, химии, микробиологии. Использование заявленного технического решения обеспечивает возможность повышения эффективности сбора и нанесения химо-, биоматериалов. Изобретение применимо для сбора химо-, биоматериалов окружающей среды различных типов или для коллекций, сбора и транспортировки химо-, биоматериалов как у человека, животного или с исследуемых поверхностей, нанесения собранного материала для последующего анализа.

Традиционно, в медицинских областях, таких как диагностика и клинический анализ, для сбора образца из полости рта пациента, полости носа или из исследуемых поверхностей широко используют тампоны. При этом у известных тампонов существует проблема забора достаточного объема материала для проведения его (образца) анализа химо-, биоматериалов – то есть, чем больше количество химо-, биоматериала будет на тампоне, тем самым обеспечивается большая возможность получить более точные результаты исследований.

Выявленные заявителем из исследованного уровня техники технические решения не решают эту проблему в полной мере.

Так, известно изобретение по патенту US2019307433 «Тампон для сбора биологических образцов», сущностью является тампон для сбора биологических образцов типа, состоящего из стержня, оканчивающегося на наконечнике (16), покрытом волокном (17) с гидрофильными свойствами, обеспечивающими абсорбцию указанных образцов, отличающийся тем, что указанное волокно (17) покрывает указанный наконечник (16) в виде слоя, нанесенного с помощью технологии флокирования.

Недостатком известного технического решения является то, что у опорного корпуса отсутствует движущаяся часть, что приводит, к недостаточному, по сравнению с заявленным техническим решением, объему взятых и, соответственно, нанесенных, химо-, биоматериалов, вследствие чего он обладает низкими потребительскими свойствами по сравнению с заявленным техническим решением.

Известно изобретение по патенту JP2011234666 «Тампон», сущностью является ватный тампон, в котором на одном или обоих концах вала предусмотрен ватный кусочек, а также имеется хлопьевидный слой, полученный путем покрытия коротких волокон в форме кисти на поверхности ватного кусочка.

Недостатком известного технического решения является то, что у опорного корпуса отсутствует движущаяся часть, что приводит, к недостаточному, по сравнению с заявленным техническим решением, объему взятых и, соответственно, нанесенных, химо-, биоматериалов вследствие чего он обладает низкими потребительскими свойствами по сравнению с заявленным техническим решением.

Известно изобретение по патенту ES2714712, «Флокированный тампон и способ сбора и передачи образцов биологического материала», сущностью является флокированный тампон для сбора и переноса образцов биологического материала, причем тампон содержит, по меньшей мере: опорный корпус (2), имеющий удлиненную конформацию и имеющий, по меньшей мере, первую концевую часть (2а) и, по меньшей мере, захватная часть (2b), и по меньшей мере флокированный слой, определенный с помощью множества волокон (6), прикрепленные и расположенные на первой части (2а) корпуса опоры (2) с помощью технологии флокирования, таким образом, чтобы реализовать флокированную собирательную часть (3), направленную на поглощение количества образца биологического материала, характеризующееся тем, что первая часть (2а) опорного корпуса (2) снабжена, по меньшей мере, первой ослабляющей частью (4а), предназначенной для обеспечения и облегчения селективного разрушения тампона (1) в первой части (2а) и отделения по меньшей мере от первой части (3а) скопленной собирающей части (3), по меньшей мере, из второй части (3b) скопленной собирающей части (3) и из захватной части (2b).

Недостатком известного технического решения является то, что у опорного корпуса отсутствует движущаяся часть, что приводит к недостаточному, по сравнению с заявленным техническим решением, объему взятых и, соответственно, нанесенных, химо-, биоматериалов вследствие чего он обладает низкими потребительскими свойствами по сравнению с заявленным техническим решением.

Из исследованного заявителем уровня техники выявлен источник [https://formlabs.com/covid-19-response/covid-test-swabs/], сущностью которого являются тампоны для взятия мазка из носа, напечатанные с использованием 3D-принтеров Formlabs и биосовместимых автоклавируемых смол.

Недостатками известного технического решения является то, что:

- в качестве материала тампона используют биосовместимые автоклавируемые смолы, в которых при 3D печати не образуется микропор, в то время как в заявленном техническом решении используют порошки из полиамида, в которых в результате технологии печати образуются микропоры, повышающие объем забора химо-, биоматериалов;

- у опорного корпуса отсутствует движущаяся часть, что приводит к недостаточному, по сравнению с заявленным техническим решением, объему взятых и, соответственно, нанесенных, химо-, биоматериалов;

- имеет равномерную гладкую структуру, что приводит к недостаточному, по сравнению с заявленным техническим решением, объему взятых и, соответственно, нанесенных, химо-, биоматериалов, вследствие чего он обладает низкими потребительскими свойствами по сравнению с заявленным техническим решением..

Из исследованного заявителем уровня техники выявлен источник [https://envisiontec.com/envisiontec-covid-19-efforts/], выбранный заявителем в качестве прототипа, сущностью которого являются тампоны для взятия мазка из носа, напечатанные с использованием 3D-принтера Envision One cDLM и биосовместимых автоклавируемых смол, при этом следует акцентировать внимание на том, что материал тампона обладает гидрофобными свойствами, причем эти (тампоны) имеют сетчатую структуру для увеличения объема взятых биоматериалов, при этом данная технология реализуется из биосовместимых автоклавируемых смол и характеризуется послойным методом фотополимеризации.

Недостатками прототипа является то, что:

- в качестве материала тампона используют биосовместимые автоклавируемые смолы, в которых при 3D печати не образуется микропор, в то время как в заявленном техническом решении используют порошки из полиамида, в которых в результате технологии печати образуются микропоры, повышающие объем забора химо-, биоматериалов;

- у опорного корпуса отсутствует движущаяся часть, что приводит к недостаточному, по сравнению с заявленным техническим решением, объему взятых и, соответственно, нанесенных, химо-, биоматериалов;

- сетчатая структура материала известного тампона имеет равномерную гладкую структуру, обладающей гидрофобными свойствами, что, в совокупности, приводит к недостаточному, по сравнению с заявленным техническим решением, объему взятых и, соответственно, нанесенных химо-, биоматериалов, вследствие чего он обладает низкими потребительскими свойствами по сравнению с заявленным техническим решением.

Целью и техническим результатом заявленного технического решения является разработка тампона, устраняющего недостатки прототипа и обеспечивающего возможность для сбора и нанесения химо-, биоматериалов, обладающего одновременно комплексом более высоких потребительских свойств при использовании по назначению; повышенным объемом сбора химо-, биоматериалов, за счет совокупного использования как конструктивных особенностей заявленного тампона, содержащего стержень, состоящего из держателя в виде утолщенной нижней части, и более тонкой верхней части, оканчивающейся наконечником, к которому неразъемно прикреплена пружинная часть, завитая соответственно, вокруг более тонкой верхней части и направленной в сторону утолщенной части-держателя.

При этом, разработанная конструкция характеризуется тем, что конструкция тампона изготавливается с использованием общеизвестного в технике аддитивного способа (3D) печати - селективного лазерного спекания, причем разработанный тампон в отношении используемой технологии характеризуется простотой и оригинальной конструкцией за счет использования порошка из полиамида, обладающего гидрофильными свойствами, который (порошок из полиамида) в результате применения технологии печати образует микропоры, повышающие объем забора химо-, биоматериалов по сравнению с прототипом от 10% до 50%, причем эти показатели обеспечиваются как пористостью самого материала после печати, в котором поры занимают до 20 % объема материала, а остальные 30% повышения объема забора материала приходятся на пружинную часть.

Сущностью заявленного технического решения является тампон для сбора и нанесения химо-, биоматериалов, выполненный из полимерного порошкового материала, содержащий стержень, состоящий из держателя в виде утолщенной нижней части и более тонкой верхней части, оканчивающейся наконечником, характеризующийся тем, что более тонкая верхняя часть, оканчивающаяся наконечником, дополнительно оснащена неразъемно прикрепленной пружинной частью, завитой, соответственно, вокруг более тонкой верхней части и направленной в сторону утолщенной части - держателя, при этом в качестве полимерного порошкового материала использован полиамид, имеющий после печати пористость до 20% объема материала.

Заявленное техническое решение иллюстрируется Фиг.1 - Фиг.3.

На Фиг.1 приведена схема, на которой представлен заявленный тампон, где:

1 – стержень;

2 – утолщенная часть – держатель;

3 – тонкая верхняя часть;

4 – пружинная часть;

5 – наконечник.

На Фиг.2 приведена трехмерная модель заявленного тампона.

На Фиг.3 приведено фото заявленного тампона:

3а – тампон;

3б – пружинная часть в разжатом состоянии;

3в – пружинная часть в сжатом состоянии (сжатие для примера производят иглой).

Поставленные цели и заявленный технический результат достигается тем, что с помощью аддитивных технологий производства создается сложная конструкция тампона для сбора и нанесения химо-, биоматериалов (Фиг.1).

Заявленный тампон имеет конфигурацию удлиненного стержня 1 с нижней утолщенной частью 2 (держателем). На конце верхней части 3 стержня расположен наконечник 5 в виде, например, сферы, при этом более тонкая верхняя часть, оканчивающаяся наконечником, дополнительно оснащена неразъемно прикрепленной пружинной частью 4, завитой соответственно, вокруг более тонкой верхней части, направленной в сторону утолщенной части (держателя). Пружинная часть имеет возможность сжатия-разжимания с возможностью сбора, извлечения и нанесения химо-, биоматериалов.

Заявленные тампоны создаются методом селективного лазерного спекания, например, на промышленном 3D принтере компании «3D Systems» марки «sPro 60 HD».

В качестве материала тампона используют порошки из полиамида, например, марки DuraForm PA. Преимуществом порошков из полиамида по сравнению с аналогами из биосовместимых автоклавируемых смол является то, что в результате технологии печати образуются микропоры, повышающие объем забора химо-, биоматериалов.

При этом приведенные выше аналоги US2019307433, JP2011234666, ES2714712 созданы методом литья из гранул материалов. Известный метод ограничивает возможность создания пористых тампонов, способных повышать их впитывающую способность при сборе и нанесении проб химо-, биоматериалов.

Использование аддитивных технологий порошковой печати позволило создать тампон с подвижной пружинной частью (Фиг.1). При заборе пробы происходит заполнение не только пор, образующихся в результате применения селективного лазерного спекания, но и полостей, размещенных между витками пружинной части, вследствие чего впитывающая способность тампона возрастает на величину до 50% большую, чем у прототипа. Заявленный тампон позволяет легко собирать и высвобождать более высокий процент химо-, биоматериалов по сравнению с обычным тампоном за счет того, что сам полиамид имеет пористость, а также за счет размещения химо-, биоматериалов в полости между витками пружинной части, в результате указанные пористости и полости между витками пружинной части в совокупности увеличивают впитывающую способность тампона в целом.

Заявленное техническое решение реализуется следующим образом.

Создают трехмерную модель заявленного тампона с помощью известного программного комплекса САПР (Фиг.2).

Размеры заявленного тампона задают, например, следующими:

- длина всего стержня - 150,00 мм;

- длина нижней утолщенной части стержня (держателя) - 7,5 мм;

- диаметр стержня в утолщенной части - 3,0 мм;

- диаметр стержня в верхней части - 1,45 мм;

- длина пружинной части - 10,00 мм;

- диаметр пружинной части - 3,0 мм;

- диаметр наконечника - 3,0 мм

Далее трехмерную модель преобразуют в формат файла, необходимый для печати на 3D принтере, например, компании «3D Systems» марки «sPro 60 HD».

Далее преобразованный файл отправляют на 3D принтер, где происходит подготовка принтера к печати, а именно:

- заполнение камеры печати порошком полиамида;

- заполнение камеры печати инертным газом;

- прогрев камеры печати и порошка полиамида.

Далее запускают процесс печати, в результате чего происходит точечное послойное селективное лазерное спекание порошка полиамида в соответствии с заданной в файле программой.

При послойном спекании порошка полиамида между слоями образуются микропоры в результате неоднородного расплава частичек порошка.

В результате использования полиамида получается шероховатая поверхность тампона (горизонтальный шаг неровностей находится в пределах от 1 до 1000 мкм, а высота — от 0,01 до 10 мкм).

Далее вынимают готовый тампон и очищают от остатков частичек порошка путем либо обдува сжатым воздухом, либо путем механического стряхивания.

Далее проводят проверку готового тампона на соответствие заданным характеристикам, например, путем визуального осмотра, обмера.

Получают заявленный тампон (Фиг.3).

Далее заявителем приведен пример использования заявленного тампона.

Заявленный тампон используют, например, следующим образом.

При сборе у пациента химо-, биоматериалов со слизистых оболочек заявленный тампон вводят в полость со слизистой оболочкой. Ввиду небольшого диаметра тампона он легко входит и выходит из полостей со слизистыми оболочками.

При введении пружинная часть тампона расширяется и захватывает между витками и стержнем, а также в микропоры, химо-, биоматериал.

После выведения тампона из полости вручную производят сжатие пружинной части с максимальным извлечением собранного химо-, биоматериала.

Кроме этого, при наличии необходимости, возможно дополнительное извлечение химо-, биоматериала из микропор с помощью известных физических и химических методов, например, растворением, адсорбцией и др.

Извлеченный химо-, биоматериал наносят, например, на чашку Петри для проведения дальнейших исследований.

Таким образом, из вышеизложенного можно сделать вывод, что заявителем достигнуты поставленные цели и заявленный технический результат, а именно - разработан тампон для сбора и нанесения химо-, биоматериалов, обеспечивающий повышение объема сбора химо-, биоматериалов.

Заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна», предъявляемому к изобретениям, так как из исследованного заявителем уровня техники не выявлена совокупность признаков, приведенная в независимом пункте формулы изобретения.

Заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень», предъявляемому к изобретениям, так как из исследованного заявителем уровня техники не выявлена совокупность приведенных в независимом пункте формулы изобретения признаков и совокупность полученных технических результатов.

Заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость», предъявляемому к изобретениям, так как заявленное техническое решение возможно реализовать в промышленности посредством применения известных из уровня техники материалов, оборудование и технологий.

Тампон для сбора и нанесения химо-, биоматериалов выполненный из полимерного порошкового материала, содержащий стержень, состоящий из держателя в виде утолщенной нижней части и более тонкой верхней части, оканчивающейся наконечником, отличающийся тем, что более тонкая верхняя часть, оканчивающаяся наконечником, дополнительно оснащена неразъемно прикрепленной пружинной частью, завитой, соответственно, вокруг более тонкой верхней части и направленной в сторону утолщенной части - держателя, при этом в качестве полимерного порошкового материала использован полиамид, имеющий после печати пористость до 20% объема материала.