KLÍČOVÁ SLOVA Dialyzační přístroj, dialyzátor, dialýza, organické, design

ABSTRAKT Hlavním cílem této diplomové práce je návrh dialyzátoru. Práce by měla ukázat vlastní tvůrčí myšlení a kreativitu autora práce. Ačkoliv musí návrh splňovat obecné technické, konstrukční a ergonomické předpoklady, přesto by měl být design tvořen s ohledem na moderní technologie. Cílem je tedy také posunout design z čistě technické oblasti do oblasti estetiky a praktičnosti. KLÍČOVÁ SLOVA Dialyzační přístroj, dialyzátor, dialýza, organické, design ABSTRACT The main aim of this master s thesis is design of dialysis machine. This thesis should demonstrate author s creative thinking and creativity. This design has to satisfy the general technical, ergonomic and design assumptions, but it should be designed with modern technology. The aim is also to show the ability to move an object from the field of functionality to the field od aesthetic, ergonimics and practicality. KEYWORDS Dialysis machine, dialyser, dialysis, organic, design BIBLIOGRAFICKÁ CITACE ZDVIHALOVÁ, M. Design dialyzátoru. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2014. 77 s. Vedoucí diplomové práce doc. akad. soch. Ladislav Křenek, ArtD.. 5

Prohlášení o původnosti PROHLÁŠENÍ O PŮVODNOSTI Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma design dialyzátoru vypracovala samostatně a veškeré použité zdroje jsou řádně uvedeny v seznamu použité literatury. podpis autora 7

Poděkování PODĚKOVÁNÍ Tímto bych chtěla poděkovat vedoucímu své diplomové práce, akad. soch. Ladislavu Křenkovi ArtD., za jeho postřehy a cenné rady během tvoření této diplomové práce. Velký dík patří i mému třídnímu kolektivu za jejich připomínky a postřehy a také za jejich psychickou podporu. Nesmím s poděkováním opomenout pracovníka společnosti Fresenius, Martina Sedláře, který mi umožnil návštěvu dialyzačního střediska, ukázal mi, jak přístroj funguje a pomáhal mi s řešením technických problémů. Zvláštní dík ale patří mým rodinným příslušníkům, v kterých mám obrovskou podporu a kteří mi umožnili studium na této škole a dospět až do tohoto okamžiku. 9

Obsah OBSAH Abstrakt... 5 Klíčová slova... 5 Abstract... 5 Keywords... 5 Bibliografická citace... 5 Prohlášení o původnosti... 7 Poděkování... 9 Obsah... 11 Úvod... 13 1 Přehled současného stavu poznání... 14 1.1 Vývojová analýza... 14 1.1.1 Počátky úspěšné dialýzy... 14 Kollfův dialyzátor... 14 Alwallův dialyzátor... 15 1.1.2 Jednoprůtočné systémy s recirkulací... 16 Cívkový dialyzátor... 16 Jednoprůtočné systémy s recirkulací... 17 1.1.3 Jednoprůtočné systémy... 17 Deskové dialyzátory... 17 Kapilární dialyzátory... 18 1.1.4 Dialyzační péče po roce 1989 na našem území... 19 1.2 Technická analýza... 19 1.2.1 Vysvětlení základních pojmů... 20 Hemodialýza... 20 Hemofiltrace... 20 Hemodiafiltrace... 20 Substituční roztok... 20 1.2.2 Princip a součásti dialyzačního přístroje... 21 Krevní část... 21 Hydraulická část... 24 1.2.3 Dialyzátor... 26 1.3 Designérská analýza... 27 1.3.1 Přístroje používané v současnosti... 27 Fresenius 4008H... 27 Fresenius 5008 Therapy System... 28 Fresenius 5008S CorDiax... 29 B. Braun Dialog+... 30 Bellco Flexya... 32 Gambro Artis... 32 Nikkiso DBB-05... 33 Nikkiso DBB-07... 34 1.3.2 Vize do budoucna... 35 Mobilysis... 35 2 Analýza problému a cíl práce... 36 3 Variantní studie designu... 38 3.1 Proces návrhu... 38 11

Obsah 3.2 První variantní řešení... 39 3.3 Druhé variantní řešení... 40 3.4 Třetí variantní řešení... 41 4 Tvarové, kompoziční, barevné a grafické řešení... 43 4.1 Tvarové (kompoziční) řešení... 43 4.1.1 Designérský přístup... 44 4.1.2 Tvarové řešení 44 4.2 Barevné řešení... 48 4.2.1Finální barevná kombinace... 48 4.2.2 Ostatní použité barvy... 50 4.2.3 Variantní barevná řešení... 51 4.3 Grafické řešení... 52 4.3.1Název a logotyp... 52 5 Konstrukčně-technologické a ergonomické řešení... 55 5.1 Rozměrové a hmotnostní řešení... 55 5.2 Princip a komponenty přístroje... 56 5.2.1 Monitor... 58 5.2.2 Krevní část... 59 5.2.3 Madlo... 59 5.2.4 Konektory... 60 5.2.5 Podvozek... 60 5.3 Konstrukce a materiály... 61 5.4 Ergonomické řešení... 61 5.4.1 Pohyb přístroje... 62 5.4.2 Příprava přístroje na terapii... 63 5.4.3 Monitor... 64 Ovladače... 66 Sdělovače... 66 6 Diskuze... 68 6.1 Psychologické aspekty... 68 6.1.1 Vůně a pachy... 68 6.1.2 Zvuky... 68 6.2 Ekonomické aspekty... 69 6.3 Sociální aspekty... 69 Závěr... 70 Seznam použitých zdrojů... 71 Seznam použitých obrázků... 75 Seznam příloh... 77 12

Úvod ÚVOD Nefrologie je obor medicíny zabývající se léčbou ledvin. V posledních letech se nefrologie dramaticky rozvíjí, především díky pokroku v dialyzačních a potransplantačních terapiích, které vedou ke zlepšení přežívání pacientů s onemocněním ledvin. [1] Ledviny jsou velice důležitý a pro život nezbytný orgán. Tento párový orgán v těle slouží jako filtr. Filtruje z krve škodlivé látky, které se v těle vyloučí prostřednictvím moče. Ledviny dále regulují krevní tlak, vyrábějí hormon vyvolávající tvorbu červených krvinek, zpracovávají vitamin D a udržují stálé chemické vnitřní prostředí v těle. Z tohoto výčtu je patrné, že ledviny jsou velice důležitým orgánem a jakékoliv jejich selhání je vždy velice závažnou chorobou, která může způsobit až smrt nemocného. [2] Existují dva typy selhání ledvin akutní a chronické. Při akutním selhání dochází k náhlému poklesu funkcí jinak zdravých ledvin, většinou po úraze. Pacientovi je provedena dialýza, ale v tomto případě má nemocný velkou šanci, že se ledviny vzpamatují a začnou opět normálně pracovat, jako před úrazem. Druhým typem je selhání chronické neboli nezvratné selhání ledvin. Tento druh již činní větší problém a je to velký zásah do pacientova života. Během tohoto onemocnění dochází k rychlejšímu odumírání ledvinových buněk nefronů. [2] Chronické selhání ledvin postihuje téměř desetinu obecné populace, ale naštěstí jsou ledviny orgánem, jehož funkci lze aspoň částečně nahradit. Termín, náhrada funkce ledvin, zahrnuje tři typy terapií, které v souvislosti s léčením ledvin existují. Jde o hemodialýzu, peritoneální dialýzu a transplantaci. [3] Na základě těchto faktů a poznatků jsem si jako téma své diplomové práce zvolila design dialyzátoru, což je přístroj, který dialýzu provádí. Tato diplomová práce obsahuje poznatky ze současného stavu poznání, nabízí historické ohlédnutí. Dále pokračuje technickou analýzu a poslední část obsahuje rozbor nejběžnějších přístrojů dnešní doby. Druhá polovina této práce obsahuje průvodní zprávu již k vlastnímu designu a rozbor jednotlivých jeho parametrů. Na základě provedené rešerše jsem se rozhodla pro dialyzační přístroj se zaměřením na chronické selhání ledvin, který je určený do dialyzačních středisek, který je obsluhován výhradně zaškoleným personálem. Přístroj by měl být navržen s ohledem na pracovní postup, jakým se příprava na dialyzační terapii provádí. Jednotlivé prvky a součásti budou umístěny tak, aby zajistili maximální jednoduchost, ale zároveň bezpečnost při obsluze přístroje. Samotný návrh by měl dále přinést nový pohled na design a tvarovou kompozici dialyzátoru. 13

Přehled současného stavu poznání 1 PŘEHLED SOUČASNÉHO STAVU POZNÁNÍ 1.1 Vývojová analýza Samotná dialýza je bezmála stará 70 let a za tuto dobu si prošla obrovským vývojem. Ještě než byl nalezen princip dialýzy, přežívali pacienti s nezvratným selháním ledvin několik týdnů, maximálně několik měsíců. Dietní a režimové postupy nastávající smrt pouze oddálily, avšak smrt v uremickém kómatu byla neodvratnou jistotou nemocných s chronickým selháním ledvin. [4] Již ve starém Říme a později i ve středověku se lidé potýkali s problémem močovinových toxinů v krvi. O principu dialýzy v těchto dobách neměli ani tušení, ale existoval jiný způsob, jakým se toxiny z krve daly aspoň částečně eliminovat. Pacienti brali několikahodinové horké lázně, zúčastňovali se potících terapií, aby vypotili toxiny z těla, dále jim bylo pouštěno žilou a nedílnou součástí této terapie byly i klystýry. [9] První zmínky o termínu dialýza pocházejí již z poloviny19. století. Konkrétně roku 1854 skotský chemik Thomas Graham formuloval právě onen výraz,,dialýza. Graham jako první studoval dialýzu na primitivním dialyzátoru, který byl sestaven pomocí hovězího močového měchýře. Předmětem jeho zkoumání byla právě prostupnost stěny zmíněného močového měchýře. U prostupnosti látek stěnou využíval principu difúze. [5] Ačkoliv ve výzkumu pokračovalo velké množství lékařů, fyziologů a celých odborných týmů z několika různých států, první úspěšná dialýza byla provedena až o necelých 100 let později od prvních zmínek o dialýze. Důležitým milníkem v dialyzační léčbě však bylo nalezení heparinu v roce 1919. První, avšak neúspěšnou dialýzu na člověku provedl lékař George Haas roku 1928 v Giesenu. Haas jako první využil při dialýze právě heparin. [5] 1.1.1 Počátky úspěšné dialýzy První úspěšně provedené hemodiylazční procedury jsou datované od 40. let 20. století. [4] Kollfův dialyzátor Otcem dialýzy je nazýván holandský lékař Willem J. Kolff. Spouštěcím motorem jeho snahy vytvořit umělou ledvinu byla událost, která se odehrála v roce 1938. V tomto roce přišel Kollf k případu akutního selhání ledvin mladého muže Jana Bruninga. Na základě této zkušenosti Kollf vyslovil domněnku, že uremické toxiny by mohly být z krve odstraněny. V roce 1940 v době německé okupace přešel Kolff do malé nemocnice v Kampenu, kde sestavil první umělou ledvinu. Kollfův přístroj ještě tvořil jeden celek, tedy dialyzátor a dialyzační přístroj bylo jedno a to samé. [5] Jeho přístroj se skládal z velkého horizontálně umístěného válce sestaveného z dřevěných lišt, na kterém byla spirálně navinuta dialyzační hadice. Hadice byla utvořena z celofánového střívka na výrobu párků a sloužila právě jako dialyzační membrána. Válec byl z poloviny ponořen do velké plechové vany s dialyzačním 14

Přehled současného stavu poznání roztokem. Při otáčení válcem se hadice, naplněná pacientovou krví, dostávala do styku s dialyzačním roztokem. Zde probíhalo čištění krve. Vývody krve byly umístěné v ose otáčení bubnu. [4] Po dialýze se očištěná krev vracela do těla pacienta a tento cyklus se několikrát opakoval. V plechové nádrži byl předem připravený veškerý roztok, který se při jedné dialýze použil. Jednalo se o 100-150 litrů dialyzátu. V nádrži však během cyklů narůstala koncentrace zplodin, protože roztok nebyl na začátku dialýzy sterilní. Účinnost hemodialyzační procedury tímto během procesu klesala. [6] Obr. 1-1 Kollfův dialyzační přístroj [21] Avšak již dne 13.9.1945 Kollf úspěšně vyléčil 67letou pacientku s akutním selháním ledvin. Tímto úspěchem demonstroval, že i člověka s akutním selháním ledvin lze hemodialýzou zachránit. [4] Alwallův dialyzátor Roku 1950 využil švédský lékař Nils Alwall k hemodialýze vertikálně postavenou válcovou nádrž s vnitřním mřížkovým dvojbubnem, na kterém byla navinutá celofánová hadice. Tento buben se však již při hemodialýze netočil. Buben byl zcela ponořen do hermeticky uzavřeného kotle, kde byl dialyzační roztok promícháván vířivým čerpadlem. [7] Alwall stál později u zrodu známé firmy Gambro, která ještě dnes vyrábí úspěšné dialyzační přístroje.[5] 15

Přehled současného stavu poznání Obr. 1-2 Alwallův přístroj [22] 1.1.2 Jednoprůtočné systémy s recirkulací Cívkový dialyzátor Von Garelltův diylazátor vynalezený v 50. letech předznamenával vznik tzv. cívkového dialyzátoru. V této konstrukci již byla hadice navinuta spirálně spolu s prokladovou kovovou mřížkou postupně na sebe na středovém jádru. Tento typ dialyzátoru se navíjel ručně, vždy až těsně před dialýzou. Nejstarším dialyzátorem na jedno použití byl právě cívkový dialyzátor U200A. Jako první ho začala průmyslově vyrábět v roce 1956 americká firma Travenol, výhradně pro své dialyzační přístroje RSP. Na dialyzační pracoviště se tento jednorázový dialyzátor dodával již ve sterilním obalu, aby byl ihned připraven k použití. [7] Obr. 1-3 Cívkový dialyzátor U200A [23] 16

Přehled současného stavu poznání Jednoprůtočné systémy s recirkulací Jednoprůtočné systémy s recirkulací stále sice obsahovaly veškerý, předem připravený roztok ve velké nádrži, ale po projití dialyzátorem odtékal znečištěný roztok rovnou do odpadu. Díky tomuto pokroku se účinnost dialýzy zvýšila a snížilo se tak mikrobiologické znečištění roztoku. S prvními přístroji tohoto typu přišla americká společnost Travenol. Příkladem takového typu dialyzátoru může být přístroj Travenol RSP z roku 1967. [7] Obr. 1-4 Travenol RSP [23] Některé pozdější systémy RSP již měly místo velké nádrže mísič, který připravoval dialyzační roztok průběžně během dialyzační procedury. Míchal dohromady speciálně upravenou vodu a dialyzační koncentrát. Problémem u prvních přístrojů s jednoprůtočným systémem s recirkulací byla ona celofánová hadice. Tato hadice byla dlouhá 5 až 6 metrů a bylo nutné, aby krevní pumpa vyvíjela vysoký tlak k protlačení krve dialyzátorem. Ruptury dialyzátorů tedy byly velice častým faktem. Pokud vznikl tento problém, byl ohrožen život pacienta, neboť ztráta krve v tomto případě mohla být značná. [4] 1.1.3 Jednoprůtočné systémy V důsledku velkých technických nedostatků u cívkových dialyzátorů se začala prosazovat alternativní konstrukce, což umožnilo vznik deskových a kapilárních dialyzátorů. S přechodem na tyto druhy dialyzátorů v sedmdesátých letech byly jednoprůtočné systémy s recirkulací nahrazeny čistě jednoprůtočnými systémy. Tyto systémy byly konstruované s vlastním mísičem dialyzačního roztoku. Použitý roztok v nádrži již nerecirkuloval a po průtoku dialyzátorem odtékal rovnou do odpadu. [7] 1.1.3 Deskové dialyzátory V této konstrukci byly krátké úseky dialyzační hadice poskládány za sebe a paralelně spojeny. Mezi jednotlivé úseky byla vkládána prokladová mřížka, přes kterou proudil během procedury dialyzační roztok. Velkou výhodou bylo, že již od samého počátku byl deskový dialyzátor úplně oddělen od samotného dialyzačního přístroje. Začaly tedy tvořit dvě nezávislé a rozpojitelné jednotky. [6] 17

Přehled současného stavu poznání První deskový dialyzátor vynalezl tým amerických vědců ve složení Skeggs a Leonard. Ve 100 litrovém válcovém kotli byl uložen ručně skládaný svazek 15 umělohmotných desek s vkládanými celofánovými listy. [7] Obr.1-5 Skeggs-Leonardův deskový dialyzátor [23] Kapilární dialyzátory Prvním přístrojem s jednoprůtočným systémem a kapilárním dialyzátorem používaným u nás byl systém AK10 švédské firmy Gambro z roku 1978, u jejíhož vzniku nestál nikdo jiný než sám Nils Alwall. [6] Obr. 1-6 Gambro AK10 [24] 18

Přehled současného stavu poznání Kapilární dialyzátory se k nám začaly dovážet koncem 70. let. Přístroj AK100 byl vůbec prvním dialyzačním přístrojem s mikroprocesorovou technikou. Původně dvoumodulová verze byla brzy doplněna čtyřmodulovým provedením s nástavbou pro bikarbonátovou dialýzu a ultrafiltračním modulem. Bikarbonátová dialýza v 80. letech rychle nahradila dialýzu acetátovou. U přístrojů Gambro AK200 Ultra S této druhé generace z roku 1988 se již objevuje malý elektronický displej. [6] Obr. 1-7 Gambro AK200 Ultra [25] 1.1.4 Dialyzační péče po roce 1989 na našem území Po převratu v roce 1989 se na český trh dostali přístroje i od jiných výrobců. Na dialyzačních střediscích se objevily přístroje již neexistující firmy Althin, italské firmy Bellco, německé fimy B. Braun, francouzsko-italské firmy Hospal, či japonské firmy Nikkiso. Dále byly k vidění přístroje firmy Gambro a Fresenius. Díky tomuto zvratu se naše území mohlo v kvalitě dialyzační léčby začít poměřovat s ostatními vyspělými evropskými zeměmi. [6] 1.1.4 1.2 Technická analýza Nejrozšířenější metodu náhrady funkce ledvin v dnešní době je hemodialýza [1], ale i navzdory výraznému pokroku v kvalitě a účinnosti této terapie je morbidita a mortalita pacientů podstupující dialýzu stále nepřijatelně vysoká. Řešení v stále výrazně velké úmrtnosti nám nabízí metoda hemodiafiltrace. Ačkoliv je tato léčba dražší a finančně náročnější, je to dialyzační metoda bez diskuzí nejefektivnější, a to kvůli schopnosti odstraňovat jak malé, tak i velké molekuly uremických toxinů. Hemodiafiltrace (ONLINE HDF) se dokáže nejvíce přiblížit funkci skutečné ledviny. [11] 1.2 19

Přehled současného stavu poznání Obr.1-8 Srovnání účinnosti HDF s účinností ledviny [12] 1.2.1 1.2.1 Vysvětlení základních pojmů [19] Hemodialýza Využívá mechanismu difúze, kdy krev pacienta přechází přes polopropustnou membránu filtru. Škodlivé látky z krve s vysokou koncentrací přecházejí do prostředí s nižší koncentrací, tedy do dialyzačního roztoku. Škodlivé látky tvořené malými molekulami (močovina, kreatin, atd.) a nadbytečné tekutiny přecházejí do dialyzačního roztoku a s ním odcházejí do odpadu. Očištěná krev se vrací do těla pacienta. Hemofiltrace V tomto způsobu očištění krve prochází látky přes membránu výhradně pomocí filtrace. Je zde použita vysoce propustná membrána tzv. hemofiltr. Přes něj se filtruje krev. Zde se nepoužívá dialyzační roztok, ale účinnost je zajištěna vysokým množstvím filtrované tekutiny (asi 30 litrů odebrané tekutiny při jedné terapii). Se škodlivými látkami však odchází i některé látky potřebné a dochází k většímu úbytku tekutiny. Objem odfiltrované tekutiny se však musí nahradit tzv. substitučním roztokem. Hemodiafiltrace Je to kombinace hemofiltrace a hemodialýzy. Difúze zajišťuje odstranění nízkomolekulárních látek a filtrace odstraňuje látky tvořené velkými molekulami. Objem filtrované tekutiny při jedné proceduře je zhruba 20 litrů. I zde je potřeba nahradit odstraněné látky a tekutinu substitučním roztokem. Během této procedury se využívá i dialyzační roztok. Substituční roztok Substituční roztok je jako infuze přimícháván do krve pacienta, a to během hemofiltarce a hemodiafiltrace. Je poháněn substituční pumpou, která má stejné parametry jako pumpa krevní. Substituční roztok je možné přidávat do krve pacienta třemi způsoby: [11] - Prediluce: Substituční roztok je přimícháván ke krvi pacienta před průchodem krve dialyzátorem. Výhodou této metody je menší riziko srážení krve ve filtru, tedy prodloužení životnosti filtru. Je tím však snížená efektivita. 20

Přehled současného stavu poznání - Postdiluce: Substituční roztok je přimícháván do krve pacienta až po průchodu krve dialyzátorem. Je nutná při vysokoobjemových metodách. - Prediluce/postdiluce: U některých pacientů nelze dostatečně dosáhnout efektivního substitučního objemu pouze jednou metodou, proto je potřeba zvolit kombinaci postdiluce a prediluce. Je to hlavně v případě, kdy dochází k nízkému průtoku krve nebo vysoké krevní viskozitě. Prediluční fáze zabrání srážení krve ve filtru a postdiluční fáze umožní vysokoobjemovou proceduru. Ideální poměr v této variantě je 30% prediluce a 70% postdiluce. V této variantě je nutné umístit na přístroj dvě pumpy na pohánění substitučního roztoku. 1.2.2 Princip a součásti dialyzačního přístroje Celý princip dialyzačního přístroje lze jednoduše popsat a vysvětlit při rozdělení přístroje na dva hlavní bloky. První, krevní část zajišťuje oběh krve pacienta celým systémem z cévního přístupu pacienta do dialyzátoru a zpět. Druhou částí je hydraulický systém, který zajišťuje obvod dialyzačního roztoku během léčby. [6] 1.2.2 Krevní část Krevní část lze rozdělit na tři základní mechanické díly. Nejdůležitějším z nich je krevní pumpa prohánějící krev pacienta celým mimotělním obvodem skrz dialyzátor a zpět. Obr. 1-9 Schéma dialýzy [26] Krevní pumpa Jedná se o krevní pumpu vykonávající peristaltický pohyb. Po prvku uloženém v krevní pumpě se odvalují dva okluzní válce pružně uložené. Tyto válce před sebou tlačí pacientovu krev. Spodní válec při pohybu okluzní drahou natahuje další krev z cévního přístupu pacienta. Dříve, než spodní válec vyjede z okluzní dráhy, najede do ní válec horní. Dá se tedy říci, že úhel opásání je větší než polovina kruhu, tedy větší než 180. [6] 21

Přehled současného stavu poznání Obr. 1-10 Peristaltický pohyb krevní pumpy [6] Vzhledem k tomu, že předmětem práce je přístroj schopný provádět hemodiafiltraci, musíme do krevního systému zařadit ještě dvě peristaltické pumpy pro infúzi substitučního roztoku. Jedna pumpa dodává roztok v prediluci, druhá v postdiluci. I tyto pumpy vykonávají peristaltický pohyb. Během terapie je nutné, aby byl substituční roztok mikrobiologicky naprosto čistý. [6] Obr. 1-11 Peristaltická pumpa na substituční roztok [11] Heparinová pumpa V mimotělním oběhu se krev musí kontinuálně heparinizovat, proto další částí krevního systému, ihned za krevní pumpou, je heparinová pumpa. Heparin je do krve přidáván proto, aby se krev v mimotělním oběhu při dialýze nesrážela. Heparinová pumpa již nevykonává peristaltický pohyb, jako pumpa krevní. Injekce s heparinem je zasazena do systému, který kontinuálně během procedury stlačuje heparinovou injekci. Heparin je tedy přidáván do krve konstantně během celé procedury (dle požadavků lékaře; nastavitelný rozsah: od 0,1 do 10 ml/hod). [10] Bezpečnostní prvky Posledním blokem krevní části jsou pojistné klapky, čidla a bezpečností prvky, které mají za úkol chránit pacienta před možnými vzniklými technickými komplikacemi. Již zmíněné pojistné bezpečnostní klapky mohou oddělit mimotělní obvod od cévního systému pacienta v případě rizikové situace. Pokud tato situace nastane, 22

Přehled současného stavu poznání alarmový systém přístroje zastaví krevní pumpu a uzavře obě svěrky. Klapky jsou umístěny na obou koncích mimotělního obvodu. [6] Obr. 1-12 Umístění bezpečnostních klapek [6] Dalším bezpečnostním prvkem je ultrazvukový detektor vzduchu v krevní cestě, do kterého se vkládá venózní váček. Má za úkol detekovat a pohlcovat možné vzduchové bubliny v krvi. Tento váček je obvykle umístěn v návratové části krevní soupravy, za dialyzátorem. Pokud by se vzduchová bublina dostala do cévního systému pacienta, došlo by k tzv. vzduchové embolii, která by mohla zapříčinit až smrt pacienta. [6] Obr. 1-13 Detektor vzduchu a heparinová pumpa [27] 23

Přehled současného stavu poznání Posledním bezpečnostním opatřením jsou, již zmíněná, dvě až tři tlaková čidla, napojená na různé části mimotělního oběhu. Čidla jsou umístěna před a za krevní pumpou a dále těsně před vzduchovým váčkem. [6] Hydraulická část Hydraulická část je mnohem složitější než část krevní. Téměř celý hydraulický systém je uložen uvnitř přístroje. Obr. 1-14 Hydraulický systém [11] Úkolem hydraulického systému je průběžná příprava dialyzačního roztoku, zajištění průtoku dialyzátorem a odvod použitého dialyzačního roztoku do odpadu. Dialyzační roztok musí splňovat určité parametry, především musí mít potřebnou vodivost, teplotu a tlak. To vše zajišťuje právě hydraulický systém přístroje. Použitý dialyzační roztok je vytlačován čerstvým a naopak čerstvý roztokem použitým. To má za následek rovnost objemu roztoku přiváděného do dialyzátoru a roztoku z dialyzátoru odváděného. [7] Čerstvý a použitý roztok odděluje neprodyšná pružná membrána. Na hydraulický systém je připojen dialyzační koncentrát v podobě prášku. Tento prášek je potřeba rozpustit. Proto je prvním blokem ohřívací komora, která ohřívá přicházející speciálně upravenou vodu přibližně na tělesnou teplotu. Dále je potřeba dialyzační roztok odvzdušnit, k tomu slouží odvzdušňovací pumpa. Ta vytváří na trysce podtlak, kterým je dialyzační roztok odvzdušňován. Pokud by během dialýzy systémem proudil i vzduch, mohl by nasedat na vlákna dialyzátoru. V těchto místech by nemohla probíhat difuze látek mezi krví a dialyzačním roztokem a účinnost procedury by se tak výrazně snížila. [6] 24

Přehled současného stavu poznání Obr. 1-15 Schema obvodu dialyzačního roztoku [6] Další části hydraulického systému Další částí hydraulického systému je mísící komora, kde je odvzdušněná a předehřátá voda, aby mohla být smíchána s kyselým a bikarbonátovým koncentrátem. Je-li teplota a vodivost roztoku v zadaných mezích, pokračuje dále do přídavného filtru na boku. Přídavný filtr slouží k zajištění vysoce čistého roztoku, je pevnou součástí dialyzačního přístroje a spolu s ním je proplachován a desinfikován po každé terapii. Filtr je měněn v maximálním rozmezí 13 týdnů. Dále je roztok dodáván zubovým čerpadlem do samotného dialyzátoru. Použitý dialyzační roztok je dalším zubovým čerpadlem z dialyzátoru odsáván, poté musí projít detektorem úniku krve a pokud je vše pořádku, pokračuje do odpadu přes tepelný výměník a vypouštěcí ventil. Část tepla zachycena v tepelném výměníku je dále využita k předehřátí vstupní vody. [6], [5] Stejně jako v krevní části, i zde je hned několik čidel a měřičů, které hlídají hladký průběh dialyzační terapie. Ohřev vody řídí několik teplotních čidel. Čidla vodivosti zajišťují to, že bude roztok namíchán ve správném poměru a bude mít tak správnou koncentraci jednotlivých iontů. Dalším prvkem jsou tlaková čidla, která hlídají, aby hodnota tlaku nepřesáhla přípustnou mez. V neposlední řadě je zde již zmíněný detektor přítomnosti krve v roztoku. [6] Za hydraulickým systémem ve spodní části přístroje jsou dále uloženy akumulátorové baterie, které slouží jako záložní zdroj zařízení v případě dočasného výpadku elektrického proudu. Tyto baterie jsou schopny udržet přístroj v chodu zhruba 10 minut. 25

Přehled současného stavu poznání Poslední nezbytnou součástí přístroje, kterou však nemůžeme zařadit ani do jedné části, je ovládací displej. Ideálním řešením je dotykový displej s vysokým rozlišením s technologií LCD TFT (liquid crystal displej, thin film transistor). [12] 1.2.3 Dialyzátor Dialyzátor nebo také dialyzační filtr, či hemofiltr je nezbytná součást přístroje, která filtruje škodliviny z krve pacienta. V dnešní době se již používá výhradně dialyzátor kapilární. Jedná se o svazek několika tisíc vláken, které jsou uložené v plastikovém válcovém pouzdře opatřeném na obou koncích plastovými hlavicemi. Na hlavice jsou dále navařena víčka s vývody pro napojení dialyzátoru do mimotělního krevního obvodu. [6] Dialyzační roztok je přiváděn vývody na boku válcového pouzdra a proudí na vnější straně vláken. Pacientova krev proudí naopak vnitřkem vláken a v opačném směru než dialyzační roztok. [7] Obr. 1-16 Svazek kapilár [28] Na trhu je k sehnání asi tři sta různých typů kapilárních dialyzátorů od desítky různých firem. Liší se převážně ve velikosti a struktuře polopropustné membrány, materiálem, či způsobem sterilizace. [7] Obr. 1-17 Kapilární dialyzátor s vývody na dialyzační roztok a krev [29] 26

Přehled současného stavu poznání 1.3 Designérská analýza Dialyzační přístroje se během svého několik desítek let starého vývoje velice změnily. Tyto změny šli ruku v ruce s technickým pokrokem, kterého bylo dosahováno na poli nefrologie. První přístroje ještě obsahovaly velkou nádrž, v které byl namíchán veškerý obsah dialyzačního roztoku potřebný pro jednu dialyzační terapii. Postupným vývojem se přístroje měnily, přišly o nádrž na roztok, neboť již byly schopné si roztok připravit přímo během terapie z připojeného koncentrátu. [6] 1.3 Design dialyzačního přístroje je dále určen způsobem dialyzační léčby. Velice záleží na tom, zda se jedná o léčení chronického či akutního selhání. Tyto dva druhy selhání požadují odlišné parametry, které musí přístroj splňovat. U pacientů s chronickým selháním je přístroj užíván s větší frekvencí, proto je potřeba, aby byl přístroj mnohem lépe technicky vybaven. Velkou roli zde hraje zabudovaný hydraulický systém, který přístroje pro akutní selhání ledvin nemají. Hlavním úkolem této části je online míchání dialyzačního roztoku během procedury a dále samodesinfekce po každé dialýze. Vzhledem k tomu, že tato diplomová práce řeší právě design dialyzátoru zaměřený na chronické selhání, bude předmětem této designérské analýzy výčet přístrojů stejné kategorie. 1.3.1 Přístroje používané v současnosti V dnešní době se na dialyzačních střediscích v České republice nejvíce používají přístroje značek Fresenius, Gambro, B. Braun a Nikkiso. [6] 1.3.1 Fresenius 4008H Přístroj 4008H od německé firmy Fresenius vyšel na trh roku 1998. Ačkoliv se nejedná o zcela moderní přístroj, stále splňuje všechny potřebné aspekty, proto se v některých dialyzačních střediscích nadále používá. Tvarové řešení tohoto přístroje je velice jednoduché. Jedná se o geometrickou koncepci s obdélníkovým půdorysem a předsunutou přední částí na umístění kanystrů s koncentráty. I barevnost je velice strohá, přístroj je vyveden v čisté bílé barvě. Zadní rampa na umístění desinfekčních kanystrů je již více integrována do přístroje a z boku je zakrytovaná. Vzhledem k stáří přístroje, je zde ještě umístěn zabudovaný nedotykový displej. Parametry na displeji jsou ovládány pomocí ovládacích prvků vedle displeje. [14] 27

Přehled současného stavu poznání Obr. 1-18 Fresenius 4008H [30] Fresenius 5008 Therapy System Nový pohled na design dialyzačních přístrojů nám nabízí další dialyzátor firmy Fresenius, nese označení 5008 Therapy System a na trh byl uveden roku 2005. Dle slov výrobců tohoto přístroje, byl dialyzátor navržen s cílem minimalizovat a zjednodušit rutinní úkony, které by obsluhujícímu personálu ušetřily čas a umožnily mu obsloužit co největší počet pacientů. Na tvorbě tohoto přístroje se podílely zdravotní sestry, lékaři i technici, kteří s přístrojem přichází do každodenního kontaktu. Právě proto byl i tento přístup oceněn udělením prestižní Inovační ceny německého hospodářství za rok 2005 a za svůj design byl roku 2006 oceněn radou Red Dot Design Award. Při obsluze přístroje je potřeba minimum logických úkonů. Všechny po sobě jdoucí kroky se objevují postupně na dotykovém monitoru umístněném v horní části přístroje. [13] Již zmíněný dotykový displej je umístěn na pohyblivém rameni, který umožňuje nastavení směru i sklonu displeje. Dotykový 15 monitor je založen na principu TFT LCD displejů, proto je velice citlivý na dotyk a jeho obsluha je velice snadná. Dále je nad displejem umístěný světelný prvek ze světle zeleného transparentního plastu, který mění barvy ze zelené na oranžovou, podle toho, v jaké fázi procedury se zrovna přístroj nachází. V základně otáčecího ramene displeje je integrován infuzní stojan. Tento infuzní stojan není rovný, ale je zahnutý, proto si ho obsluhující personál může natočit blíže k sobě a lépe na něj dosáhne. Prostřední, krevní část je zakryta transparentními dvířky, jejichž dělící rovina je umístěna asymetricky. V případě otevření dvířek v průběhu dialýzy se přístroj vypne. Je to jeden z mnoha bezpečnostních prvků. Jednotlivé prvky krevní části jsou umístěny s ohledem na chronologii jejich používání. V přední spodní části přístroje jsou v předsunutí umístěny prvky, kde dochází k napojení závěsných vaků s práškovými koncentráty, z kterých se online připravuje dialyzační roztok. 28

Přehled současného stavu poznání Barevné řešení se nese v použití převážně bílé barvy, s použitím světle a tmavě šedé ve spodní části, kde spíše hrozí zašpinění. [14] Obr. 1-19 Fresenius 5008 Therapy Systém [31] Fresenius 5008S CorDiax Upgradem společnosti byl přístroj 5008S CorDiax z roku 2012. U toho přístroje došlo k přeskládání částí krevního segmentu. Heparinová pumpa byla umístěná horizontálně nad peristaltické pumpy, došlo tedy k zúžení krevní části i tedy i zúžení celého přístroje. Právě proto celý dialyzátor působí mnohem subtilnějším dojmem. Barevné řešení těla přístroje je opět čistě bílé, pouze s bleděmodrou brzdou ve spodní části. Došlo i k pozměnění tvaru displejové části. Není již zcela hranatá, ale při pohledu zepředu jsou hrany displejové části tvarované do mírného oblouku. I v této verzi je na horní straně displeje umístěn světelný prvek, který svítí v případě, kdy je přístroj zapnut. I u tohoto přístroje v přední spodní části je jakási římsa, která slouží k umístění závěsných vaků s práškovými koncentráty. Zcela vespod je umístěna konstrukce, za kterou se dají postavit tekuté koncentráty v kanystrech (pokud nejsou k dostání koncentráty práškové). I tento přístroj má ochranná plastová dvířka zakrývající celou krevní část. Zde jsou však již dvířka rozdělená přesně v půlce, na rozdíl od předchozí verze. Ideově je však tento přístroj koncipován stejně jako jeho předchozí varianta, i když s jistými oblými nuancemi. [14] 29

Přehled současného stavu poznání Obr. 1-20 Fresenius 5008S CorDiax [32] B. Braun Dialog+ Dalším velice častým dialyzačním přístrojem je zařízení Dialog+ od německé firmy B. Braun. Dialog+ opět obsahuje všechny nezbytné části pro dialyzační přístroje, disponuje však jistými prvky, které u ostatních přístrojů nevidíme. Jedním z nich je umístění jakési přihrádky na boku přístroje. Ta slouží k uložení zdravotnické dokumentace pacienta. Čistě geometrickou koncepci nadále podtrhuje poměrně velká rampa v přední části, určená pro postavení kanystrů s kyselým a bikarbonátovým koncentrátem. Dalším novým prvkem je grafické znázornění proudění krve a substitučního roztoku na krevní části. Toto grafické zpracování velice názorně značí, kudy jednotlivé tekutiny proudí. I toto zařízení má na svém displeji integrovaná světelná čidla, která nám demonstrují fázi terapie. Prostor za otočným monitorem je využit k umístění plastového boxu, který slouží jako úložný prostor pro pomůcky či dokumentaci. Kromě barevného odlišení grafických prvků je celé tělo přístroje čistě bílé, vyjma černých pojízdných koleček. [20] 30

Přehled současného stavu poznání Obr. 1-21 B.Braun Dialog+ [33] Obr. 1-22 B.Braun Dialog+, detail úložného prostoru [34] 31

Přehled současného stavu poznání Bellco Flexya Italská společnost Bellco s téměř 40 letou tradicí nabízí dialyzátor Bellco Flexya. Přístroj se od ostatních již zmíněných dialyzátorů liší hlavně svým barevným pojetím. Celé tělo přístroje je zbarveno v pastelově oranžovou se středně šedými funkčními prvky a orámováním. Materiálem je matný plast, který umožňuje prolisy na boku přístroje. Dotykový displej je umístěn zcela na vrchu těla přístroje v předsunutí. Při bočním pohledu by toto napojení mohlo působit poněkud nestabilním dojmem. Další nezbytnou částí jsou infuzní stojany. Vzhledem k jejich velikosti a maximální nosnosti jsou u toho přístroje umístěny dva infuzní stojany po obou stranách zařízení. Tyto stojany jsou zkřivené a umístěné do prostoru dále od těla samotného dialyzátoru proto, aby na ně obsluhující personál lépe dosáhl a mohl se zde zavěšenými věcmi (předměty) lépe manipulovat. [16] Obr. 1-23 Bellco Flexya [35] Gambro Artis Organičtější a plastičtější pohled na design dialyzátorů nám nabízí dialyzátor Artis společnosti Gambro. U zrodu této společnosti nestál nikdo jiný než samotný Nills Alwall, tvůrce jednoho z prvních dialyzátorů vůbec. Dotykový monitor je zabudován na pevno do přístroje a poměrně vysoko, obsluhující personál tím tedy ztrácí možnost s monitorem manipulovat a natočit si ho dle vlastních požadavků. Na horní straně přístroje, za monitorem, je mírná prohlubeň, která může sloužit jako menší odkládací prostor. Kombinace bílé a ocelově modré barvy na těle přístroje na mě působí poměrně chladným dojmem. Manipulovatelnost je zajištěna díky dvěma madlům, které jsou umístěné na zadní straně přístroje. [15] 32

Přehled současného stavu poznání Obr. 1-24 Gambro Artis [36] Nikkiso DBB-05 Další typ dialyzačního přístroje, s kterým se velice často můžeme setkat v dialyzačních střediscích je přístroj DBB-05 japonské firmy Nikkiso. I Nikkiso se díky své dlouholeté tradici může začlenit mezi přední výrobce dialyzačních přístrojů. Přístroj DBB-05 otevírá řadu poměrně povedených dialyzačních přístrojů. Zaoblené rohy, ladnější návaznost jednotlivých křivek celkový dojem změkčuje. Celý přístroj je vyveden v bílé barvě, jen základová deska je světle šedá. Jediné barevné prvky tvoří grafické znázornění proudění krve pacienta (červená) a substitučního roztoku (modrá) v krevní části přístroje. Dotykový monitor je umístěn na vrchu přístroje na otočném kloubu. Teleskopický infuzní stojan je rovný, se čtyřmi háky a je umístěn ve dvou očkách vystupujících z boku přístroje. Stejná oka jsou i na druhé straně přístroje a slouží pro zachycení dialyzačního filtru. Novým prvkem je světelný prvek, který je v tomto případě, na rozdíl od ostatních přístrojů nesen na samostatném nosiči v zadní části přístroje. Tato nosná tyč dosahuje do stejné výšky jako infuzní stojan v klidovém stavu a na jejím konci je integrováno světlo, které značí, kdy je přístroj v chodu, či bliká v případě nějaké alarmové situace. [17] 33

Přehled současného stavu poznání Obr. 1-25 Nikkiso DBB-05 [37] Nikkiso DBB-07 Další generace přístroje DBB firmy Nikkiso, tedy dialyzátor DBB-07 se od své předchozí verze mírně odlišuje. Největším rozdílem je použití zelené barvy na některé prvky přístroje. Tato tmavě zelená barva tvoří rámeček kolem dotykového displeje, dále zdůrazňuje prostor, kde dochází k napojení kanystrů s roztoky, a posledním barevným zdůrazněním je zelená tlustá čára na boku přístroje, která odděluje přední a zadní část přístroje. Ve všech ostatních vzhledových parametrech se však ničím neodlišuje od svého předka, přístroje DBB-05. [17] Obr. 1-26 Nikkiso DBB-07 [38] 34

Přehled současného stavu poznání 1.3.2 Vize do budoucna V dnešní době není moc konceptuálních řešení dialyzačních přístrojů. Do budoucna se hlavně počítá s tím, že nefrologická věda postoupí do takového stadia, kdy bude možné ledviny vyléčit, aby jejich funkce již nemusela být tímto způsobem nahrazována. 1.3.2 Mobilysis Na popud této přenosné dialýzy vznikl koncept Mobilysis společnosti R&R Associates, která se zabývá produktovým designem. Dle slov firmy je tento koncept určen zejména pro ty, kteří nemají tolik času, aby trávily několikrát týdně až 5 hodin na dialyzačním středisku. Jednotlivé funkce dialyzátoru by byly kontrolovány a nastavovány pomocí uzpůsobené aplikace v chytrém telefonu pacienta. Jedná se vlastně o jakýsi bederní pás, který je připojen kolem pasu a na ramenou. [18] Obr. 1-27 Mobilysis [18] 35

Analýza problému a cíl práce 2 ANALÝZA PROBLÉMU A CÍL PRÁCE Jak již bylo řečeno v samotném úvodu, ledviny jsou velice nezbytný orgán, protože zajišťují pro tělo hned několik důležitých funkcí. Jednak regulují krevní tlak, vytvářejí hormon pro tvorbu červených krvinek, zpracovávají vitamin D a udržují stálé chemické vnitřní prostředí v těle. Především z krve filtrují škodlivé látky, které jsou pak vyloučeny z těla v podobě moče. Je tedy zřejmé, že jakékoliv selhání ve fungování ledvin mohou člověku způsobit velké zdravotní potíže, či dokonce riziko smrti. [1] Existují dva typy selhání, a to akutní, nebo chronické. Akutní selhání je většinou způsobeno po úraze. V tomto případě má postižený velkou šanci, že hned po jedné dialyzační terapii dojde k navrácení všech ledvinových funkcí a ledviny budou nadále normálně pracovat. [2] Druhý typ, selhání chronické, již je mnohem náročnější na léčbu. Můžeme to také nazvat jako nezvratné selhání ledvin. V tomto případě dochází k rychlejšímu a stálému odumírání ledvinových buněk nefronů a nelze funkci ledvin zcela obnovit. Lze jejich funkci pouze částečně nahradit. [3] Chronické selhání ledvin postihuje téměř desetinu obecné populace. [3] Ze statistik chronického selhání mapovaného na našem území je patrné, že tento problém opravdu narůstá. V roce 1983 dosahoval počet pacientů v dialyzačním programu v bývalém Československu 52 pacientů na jeden milion obyvatel, v roce 1989 to již bylo 107 pacientů na jeden milion obyvatel. Dle statistik České nefrologické společnosti bylo v roce 1996 v programu téměř 3400 pacientů, což je 320 osob na 1 milion obyvatel. O dva roky později, roku 1998, již bylo zapsáno do programu 3500 pacientů. [5] Ačkoliv by se dalo předpokládat, že se počet nemocných bude s rostoucí kvalitou dialyzační terapie klesat, je tomu právě naopak. Každoročně se počet nemocných zvyšuje o 7-8%. Vysvětlením nám může být věková skladba nemocných. V roce 1992 byl počet léčených ve věku nad 65 let 10%, dnes je tomu již 50%. Obecně platí, že zhruba tři čtvrtiny pacientů v dialyzačním programu je starší 50 let a polovina z nich je starší 60 let. V posledních letech se snížila úmrtnost na kardiovaskulární onemocnění a pacienti, kteří by dříve tomuto onemocnění podlehli, dospějí až do stádia renálního selhání. [5] Tyto statistiky nám ukazují, že chronické selhání ledvin postihuje poměrně velké procento lidí, je tedy vhodné se mu mnohem více věnovat. Díky stále vzrůstajícímu pokroku v oblasti nefrologie jsou již dialyzační terapie na vysoké úrovni a samotné dialyzační přístroje vyráběné dnes tvoří nejmodernější dialyzační techniku vůbec. Vzhledem k stále rostoucím nárokům na estetiku i takovýchto přístrojů, jsem si pro svou diplomovou práci zvolila právě design dialyzačního přístroje. Pacient trpící chronickým selháním ledvin musí navštěvovat specializované dialyzační pracoviště až 4krát týdně, což je samo o sobě poměrně stresující. Dala jsem si tedy za cíl koncipovat vlastní design takovým způsobem, aby příznivě působil na celkový vzhled dialyzačního střediska. V tomto případě je nový design 36

Analýza problému a cíl práce velice důležitou součástí především z psychologického hlediska. Ladnost a návaznost jednotlivých částí by měla přinést nový, svěží vzhled do sterilního prostředí dialyzačních středisek. Dále by design přístroje měl vzbuzovat dojem technické vyspělosti, aby pacient věřil, že vkládá svůj život do správných,,rukou. Tato technická vyspělost bude zajištěna nejmodernějšími funkčními součástmi intuitivně integrovanými do těla přístroje. Přístroj dále obsahuje veškeré bezpečností prvky, které zajišťují plynulý průběh terapie. V případě alarmové situace zastaví proceduru, aby nebyl ohrožen život pacienta. Dalším přínosem je snížení celkové výšky přístroje, aby byl dotykový monitor lehce dosažitelný i pro obsluhující personál menšího vzrůstu. Monitor je k tělu přístroje připojen plynulým přechodem, což pouze podtrhuje kompaktnost celkové koncepce. Inovací je i utvoření integrovaného úložného prostoru za monitorem pro zdravotnické pomůcky a dokumentaci. Svým novým pojetím by přístroj měl pozitivně působit jak na psychiku pacientů, tak i obsluhujícího personálu, což je v nemocničním prostředí žádané. Zároveň je důraz kladen na ergonomii a jednotlivé kroky dialyzační terapie, aby ovládání přístroje bylo co nejintuivnější. Poslední inovací by mělo být navržení zajímavého barevného řešení s výrazným barevným akcentem, které by sice podtrhovalo samotnou funkci přístroje, zároveň by se však vymanilo z vzhledu běžných dialyzačních přístrojů. Přístroj obsahuje ty nejmodernější technické součástí a nadstavby, aby splňoval vysoké požadavky kladené na dialyzační léčbu pacientů s chronickým selháním ledvin. 37

Variantní studie designu 3 VARIANTNÍ STUDIE DESIGNU Zcela na začátku tvůrčího procesu bylo potřeba určit si, jaký typ dialyzačního přístroje chci navrhnout. Rozhodla jsem se pro dialyzátor zaměřený na chronické selhání ledvin se třemi peristaltickými pumpami, díky kterým je možné provádět jak základní, tak i ty nejnáročnější dialyzační metody (závisí na potřebách pacienta). Vlastní návrh dialyzačního přístroje úzce ovlivňuje jednotlivé parametry, které zařízení musí bezpodmínečně splňovat. Tyto parametry ovlivňují tvarové pojetí, uspořádání jednotlivých částí a pochopitelně i samotné rozměry dialyzátoru. Dalšími faktory, které nám ovlivňují designérský návrh, jsou ergonomické, či konstrukční požadavky. Velký vliv zde pochopitelně hrají prostory, kde je přístroj umístěn, četnost manipulace atd. Tato kapitola podrobně popisuje tři variantní studie designu dialyzátoru, které předcházely konečnému řešení. Všechny varianty byly navrženy tak, aby aspoň z části splňovaly předem určené cíle stanovené v úvodu práce. Každá z variant však nabízí jiný úhel pohledu, aby tak vznikly verze s odlišnými designérskými přístupy. Komparace jednotlivých variant umožnila vznik finálního designu. Všechny tři variantní návrhy byly zpracovány pouze ve formě koncepčních 3D modelů, kde důležité bylo hlavně rozložení hmoty. Tedy nemají podrobné vypracování jednotlivých detailů. Detailně je vypracován až finální design. 3.1 Proces návrhu Jedním z prvních cílů bylo zajištění kompaktnějšího designu a celkové tvarové propojení jednotlivých částí, aby se zamezilo nadměrné členitosti. Napomoci této kompaktnosti tedy mělo zakrytí jednotlivých funkčních částí plexisklovými dvířky. Zároveň se tak eliminovalo množství prvků (vaků, hadiček), které by čněly do prostoru. Předpokladem také bylo, že návaznost a celkové tvarové propojení jednotlivých části by zajistilo snadnější každodenní povrchovou údržbu přístroje. Dalším cílem bylo snížení výšky ovládacího monitoru a zároveň jeho možnost manipulovatelnosti. Některé přístroje mají monitor ukotvený poměrně vysoko, proto může být pro menší personál obtížnější dlouhodobější práce s dotykovým monitorem. Pár verzí dialyzátorů mají integrovaný monitor přímo do těla, proto není možné si nastavit jeho výšku či sklon. Toto byly další požadavky, které jsem si na začátku tvůrčí práce stanovila. Také jsem se snažila dbát na splnění požadavků na ergonomii dialyzátoru. Pro obsluhující personál je velice důležité zajistit snadnou ovladatelnost jednotlivých prvků, přehlednost a vhodné tvarování všech ovládacích prvků. Hlavní ovladače budou umístěny na dotykovém monitoru. Jednotlivé parametry dialýzy se budou ovládat přímo na dotykové obrazovce. Dále zde budou čtyři tlačítka manuální (zapnutí/vypnutí přístroje, START tlačítko, STOP tlačítko, zvuk). Ty se budou nacházet na okraji monitoru. Nezbytnou součástí tedy i je jednoduchost a zároveň srozumitelnost piktogramů použitých na tlačítkách. Důležitým vizuálním prvkem také jsou světlené pruhy po stranách monitoru. Tato světla signalizují právě probíhající fázi dialýzy, samotné fungování přístroje, či různé alarmové situace. 38

Variantní studie designu Po definice těchto základních parametrů jsem mohla začít pracovat na hmotovém pojetí přístroje. Na začátku tvůrčího procesu vznikly základní tvarové vize, které jsem vypracovala v základních skicách. Ačkoliv v těchto prvních variantách byly zohledňovány základní požadavky, skici vznikaly stále dost volným způsobem. Hlavní tři tvarové motivy se pak staly odrazovým můstkem pro vytvoření tří hmotových variant. Obr. 3-1Skicy 3.2 První variantní řešení Již při vypracování zcela prvního návrhu jsem se snažila oprostit o vzhledu nynějších dialyzátorů a pokusit se přijít s novým pohledem na jejich tvarování. Hlavní ideou tedy bylo zvýšit podíl organického tvarování v celkovém vzhledu. Proto je tato variantní studie tvořena několika základními oble tvarovanými křivkami, které definují celkový tvar přístroje. Objemová kompozice je tvořena hlavními dvěma částmi samotným tělem a obalovými plochami, které dotváří celkový vzhled. Hmota přístroje jakoby byla vyřezána křivkami jak při pohledu zboku, tak i z předního pohledu. Díky zadní křivce mohlo být do celkového designu poměrně elegantně zakomponované madlo. 3.2 V přední spodní části je předsunutá hmota, která umožnila umístění předních pojízdných koleček před hlavní nosnou částí přístroje. Tato přední kolečka jsou uložena pod tělem a zakryta, tudíž nejsou téměř vidět. Naopak zadní kola jsou díky použité křivce přiznána. Při pohledu z boku madlo splývá s celkovým tvarem dialyzátoru. Díky vyvýšeným obalovým plochám, oproti samotnému tělu přístroje, vznikl v horní části prostor vhodný na odložení dokumentace, či některých pomůcek. Z přední části je úložný prostor zakryt dotykovým monitorem umístěným na pohyblivém rameni. V základně ramene je integrován teleskopický infuzní stojan. Barevnost byla zvolena s ohledem na místo použití dialyzačního přístroje. V zdravotnickém prostředí se obecně objevuje často použití bílé, šedivé, stříbrné a podobných studených tónů. Rozhodla jsem se tedy také použít světle šedou na větší část přístroje, tmavě šedou na dvířka z plexiskla. Zajímavým ozvláštněním je použitý výrazného oranžového akcentu na ovládací a signalizační prvky. 39

Variantní studie designu V této první variantě jsem se snažila docílit všech zvolených požadavků. V důsledku toho může tedy celkový design vzbuzovat poměrně překombinovaný dojem. Ačkoliv tato studie nebyla zvolena jako finální, jisté prvky (hlavně způsob integrace madla) se u finální varianty objevují. Kdyby byla tato verze dále rozvíjena, určitě by ke zlepšení designu přispělo zklidnění jednotlivých křivek a výrazně větší zaoblení hran. Vznikl však jeden z možných směrů, kudy se mohly dialyzační přístroje vyvíjet. Obr. 3-2 První variantní návrh 3.3 Druhé variantní řešení K tvarování druhé variantní studie jsem přistupovala spíše z čistě geometrického hlediska. Chtěla jsem utvořit design, který by se diametrálně odlišoval od varianty první. Opět jsem se zaměřila na celkovou návaznost v rámci hmoty přístroje. Díky ucelenému kompaktnímu tvaru a hladkému povrchu bez vystupujících částí se také zjednoduší vnější údržba přístroje, která musí být praktikována po každé terapii. Jedinými vyčnívajícími prvky zde je držák dialyzačního filtru, infuzní stojan a monitor. Díky pohyblivému ramenu je možné monitor manipulovat podle tří os. I v této variantě jsem využila zakrytí jednotlivých částí, abych tak eliminovala množství výčnělků či výstupků. I zde je tělo celého přístroje děleno opět na dvě hlavní části. Tentokrát se jedná o hlavní přední část, která tvoří jakýsi nosný základ. Na tuto nosnou konstrukci je napojena zadní geometricky tvarovaná část. Oba dva objemy jsou při pohledu z boku ořezány mírně zaoblenými křivkami, a to v jejich celkové výšce. I přední nosná část je ve spodní předsunuté hmotě zaoblena. Geometrické tvarování je tedy aspoň částečně zjemněno. Úhel sklonu krevní části kde jsou umístěné peristaltické pumpy, odpovídá ergonomickým požadavkům na vhodné ovládání. Tento úhel se dále opakuje na náklonu monitoru v nulové pozici. 40

Variantní studie designu I zde bylo barevné řešení ovlivněno samotnou funkcí dialyzačního přístroje. Oba dva hlavní objemové prvky jsou i barevně odlišeny. Přední nosná konstrukce je světle šedá, zadní část je o něco tmavší. Vše je doplněno tmavě šedými transparentními dvířky a obohaceno výraznou oranžovou. Oranžová je použita opět na ovládacích a světelných prvcích. Ačkoliv je tato verze mnohem méně experimentální, nabízí zklidnění celkové objemové kompozice. U této hmotové studie jsem se nezabývala utvořením úložného prostoru, ani umístění madla. Při dalším vývoji by tyto dva prvky jistě značně ovlivnily celkový tvar přístroje. Tato varianta proto zůstala pouze ve formě hmotové studie. Ani tento přístup nebyl zvolen jako finální. V konečné verzi jsem aspoň částečně využila tvarování zadní části, kdy zadní plocha je téměř kolmá k podlaze. Obr. 3-3 Druhý variantní návrh 3.4 Třetí variantní řešení Tento designérský přístup již nabízí čistě organické pojetí, které podtrhuje funkci a účel tohoto zdravotnického zařízení. Tomuto měkkému tvarování také pomáhá přední linie definující náklon krevní části. I při pohledu zpředu je objem určen dvěma mírně prohnutými křivkami. Propojení jednotlivých linií podporuje organičnost konceptu. 3.4 Aby byl splněn některý z předem určených cílů, byl u této varianty již utvořen výrazný úložný prostor, který vznikl odečtením hmoty od celkového tvaru. Toto místo bylo nahrazeno transparentním plastem, který nám definuje rozměr úložného prostoru. Díky využití průhledného prvku došlo k odlehčení objemu. Vzniklý úložný 41