Pompy niskoprzepływowe stosowane w niemieckim Instytucie Badań nad Metabolizmem – Profil [Profil Institut für Stoffwechselforschung GmbH] to ważny element techniczny wykorzystywany w analizie diabetycznej. Instytut stosuje technologię pomp OEM firmy Watson-Marlow w nowo opracowanym urządzeniu medycznym służącym do automatycznego pomiaru i kontroli poziomu cukru we krwi pacjentów cierpiących na cukrzycę.
Profil to wiodący na świecie instytut badawczy specjalizujący się w próbach klinicznych nowych leków przeciwko cukrzycy. Jednym z podstawowych obszarów badań są klamry glikemiczne – skomplikowane procedury określające właściwości nowo opracowanych preparatów insulinowych. Po podaniu pacjentowi leku obniżającego poziom cukru przez okres do 48 godzin stale pobierana jest niewielka ilość krwi, aby minuta po minucie analizować poziom cukru. Do niedawna tego rodzaju testy musiały być przeprowadzane ręcznie, przez co były pracochłonne i narażone na problemy związane z ludzkimi błędami i niedokładnością.
ClampArt to opracowane przez Profil zautomatyzowane rozwiązanie, działające w technice klamry glikemicznej. Po wprowadzeniu docelowego poziomu cukru w krwi – tzw. poziomu klamry – ClampArt może go kontrolować i utrzymywać poprzez automatyczne podawanie glukozy. Jednym z największych problemów technicznych było opracowanie metody precyzyjnego pompowania tak niewielkich ilości płynu przy niskim przepływie.
Trudny wybór
„Wybór odpowiedniej pompy był kluczowym czynnikiem w pracach nad urządzeniem ClampArt” – potwierdza dr Tim Heise, dyrektor zarządzający i współzałożyciel firmy Profil. „Początkowo eksperymentowaliśmy z kilkoma różnymi pompami, ale okazały się one nieodpowiednie. Główny problem to potrzeba uzyskania bardzo niskich przepływów rzędu zaledwie 7,5 ml/h”. Żadna z testowanych początkowo przez Profil pomp nie była w stanie zapewnić wymaganej precyzji przy tak niskim przepływie. Co więcej, przewody nie wytrzymywały ciągłego wysokiego ciśnienia kontaktowego. Tak było, dopóki instytut nie skontaktował się z firmą Watson-Marlow, która zaproponowała użycie pomp OEM ze swojej serii 400, zaprojektowanej pod kątem umożliwienia przepływów od 0,2 µl/min do 2 l/min. Łącząc pompy z szerokim wyborem głowic i jednostek sterujących, można skonfigurować je pod kątem specyficznych wymagań klienta.
Trzy pompy
W urządzeniu ClampArt zastosowano w sumie trzy pompy Watson-Marlow 400ST/RX. Pierwsza dostarcza do ciała mieszaninę chlorku sodu i heparyny, aby zapobiec krzepnięciu krwi. W tym czasie druga pompa cały czas pobiera od pacjenta niewielką ilość krwi. Jest ona pompowana do komory mieszania przez trzecią pompę, gdzie jest mieszana z buforem hemolizy i transportowana do jednostki pomiarowej, aby określić stężenie glukozy. Rozwiązanie wymagało niewielkich zmian, ponieważ zaledwie 0,4 mm średnicy przewodu oznaczało, że szczelina pomiędzy rolkami a bieżnią głowicy pompy była zbyt duża. W efekcie Watson-Marlow zwiększył rozmiar rolek w głowicy, dostosowując szczelinę do użytych przewodów. Rozwiązało to problem wysokiego ciśnienia kontaktowego i dodatkowo wydłużyło czas eksploatacji przewodów.
Pomyślne rezultaty
Ponieważ procedura klamry glikemicznej może potrwać do 48 godzin, praca pomp musi być niezawodna. Co więcej, badani pacjenci pozostają zazwyczaj w instytucie Profil na noc, tak więc pompy muszą pracować jak najciszej. Można je także programować i sterować indywidualnie przy użyciu oddzielnej linii kontrolnej. Jeśli chodzi o bezpieczeństwo, pracują przy napięciu zaledwie 12-60 V i zatrzymują się automatycznie po otwarciu pokrywy.
„Po kilku latach badań i prac rozwojowych stworzyliśmy pod postacią ClampArt instrument analityczny, który jest gotowy do produkcji. Obecnie nie ma konkurencyjnych produktów o porównywalnej wydajności w Europie ani w USA” – podsumowuje dr Heise. Do tej pory wyprodukowano 10 urządzeń ClampArt, ale zapotrzebowanie na analizatory jest zdecydowanie większe.