Пристрій для дослідження седиментаційної системи

Винахід стосується фізики і біофізики, зокрема, вимірювальної техніки, і може бути застосований в наукових дослідженнях процесів взаємодії суспендованих у рідинному середовищі мікрочастинок, у тому числі клітин, зокрема, в клініко-лабораторній практиці, наприклад, при постановці тестової реакції на швидкість осідання еритроцитів. Відомий пристрій для дослідження седиментаційної системи, який включає кювету з оптично прозорого матеріалу для суспензії мікрочастинок у рідинному середовищі і штатив для утримання кювети у вертикальному положенні [1]. Найбільш поширеним прикладом відомого пристрою є апарат для визначення швидкості осідання еритроцитів (ШОЕ), в якому функцію кювети з суспензією мікрочастинок - клітин крові, головним чином, еритроцитів у цитратній плазмі крові виконує скляний градуйований капіляр. Недоліком відомого пристрою є недостатня точність і технологічність дослідження, що пов'язано з передбаченою в апараті необхідністю здійснювати візуальну реєстрацію седиментаційного процесу шляхом простого спостереження за зміщенням у кюветі меніску по лінії розподілу системи клітини-середовище відносно нанесених на капіляр штрихових поділок шкали, який реєструють у міліметрах за певний період, наприклад, одну годину. В основу винаходу поставлене завдання вдосконалити відомий пристрій, в якому шляхом введення блоку автоматичної реєстрації швидкості процесу седиментації досягають підвищення точності вимірювання і технологічності дослідження, розширення сфери застосування. Поставлене завдання вирішують тим, що у відомому пристрої для дослідження седиментаційної системи, який включає кювету з оптично прозорого матеріалу для суспензії мікрочастинок у рідинному середовищі і штатив для утримання кювети у вертикальному положенні, відповідно до винаходу штатив виконаний у вигляді контейнера з кришкою з світлонепроникного матеріалу, а в кришці висвердлений світлооптичний канал з встановленими в ньому джерелом світла і фотодатчиком, причому світлооптичний канал спрямований горизонтально, а джерело світла і фотодатчик встановлені в протилежних кінцях світлооптичного каналу таким чином, що вісь джерело світла - фотодатчик орієнтована під прямим кутом до вертикальної осі кювети з клітинною седиментаційною системою, а фотодатчик електрично і функціонально сполучений з електронним хвилиноміром. Перелік фігур креслень. Фіг.1. Загальна схема будови пристрою для дослідження седиментаційної системи: 1 - кювета з оптично прозорого матеріалу; 2 - штатив для утримання кювети; 3 - кришка з світлонепроникного матеріалу; 4 - світлооптичний канал; 5 - джерело світла; 6 - фотодатчик; 7 - блок живлення і керування; 8 - електронний хвилиномір. Фіг.2. Схема роботи пристрою для дослідження седиментаційної системи: А - оптична вісь проходить по лінії розподілу рідина-мікрочастинки; Б - оптична вісь проходить через шар зависі мікрочастинок; 1 - кювета з оптично прозорого матеріалу; 4 - світлооптичний канал; 9 - рідинний компонент седиментаційної системи; 10 - шар зависі мікрочастинок. Пристрій для дослідження седиментаційної системи складається з кювети 1 циліндричної форми, виконаної з оптично прозорого матеріалу, наприклад, скла, яка розміщена у вертикальному положенні в штативі 2 у вигляді контейнера, причому верхній край кювети 1 обмежений кришкою 3 із світлонепроникного матеріалу, в якій висвердлено світлооптичний канал 4, на одному кінці якого всередині встановлене джерело 5 світла, а на протилежному кінці - фотодатчик 6, наприклад, фотодіод або фоторезистор, причому джерело 5 світла і фотодатчик 6 електрично і функціонально з'єднані з блоком 7 живлення і керування і електронним хвилиноміром 8. Пристрій для дослідження седиментаційної системи працює таким чином. У підготовчому періоді на кюветі 1 по верхньому краю встановлюють у кришку 3 і пересвідчуваються у функціонуванні розміщених у світлооптичному каналі 4 джерела 5 світла і фотодатчика 6. При вільному для світлового потоку каналі 4 спрацьовує фотодатчик 6, що супроводжується світловими і звуковими сигналами відповідних індикаторів (на фіг. не позначені) на блоці 7 живлення і керування. При дослідженні седиментаційного процесу до кювети 1, попередньо встановленої в штативі 2, вносять суспензію мікрочастинок, наприклад, еритроцитів у цитратній плазмі. Рівень світлооптичного каналу 4 при цьому встановлюють нижче верхнього рівня зависі мікрочастинок у кюветі 1, після чого натисканням пускової кнопки (на фіг. не позначено) вмикають відлік часу седиментаційного процесу, що розпочався. Період часу перекриття світлооптичного каналу 4 непрозорою зависсю клітин відповідає тривалості седиментації мікрочастинок у суспензії на заданій відстані (від верхнього рівня рідини до осьової лінії світлооптичного каналу 4): як тільки рівень суспендованих клітин у зависі стає нижчим осьової лінії світлооптичного каналу 4, так відразу спрацьовує фотодатчик 6 і автоматично припиняється відлік часу хвилиноміром 8. При цьому основними інформативними показниками седиментаційного процесу є шлях, який долають мікрочастинки в рідинному середовищі, який довільно вибирають при дослідженні, а також час, за який мікрочастинки сукупно долають цей шлях у процесі седиментації, відповідно до властивостей системи в цілому в конкретних умовах. Приклад 1. Для дослідження седиментаційної реакції крові попередньо до робочої кювети внесли 2мл 5% розчину натрію цитрату і 0,5мл свіжовзятої крові донора. Після ретельного перемішування 2мл цитратного розчину крові внесли до скляної кювети пристрою і накрили світлонепроникною кришкою, встановивши вісь світлооптичного каналу на рівні 10мм нижче верхнього меніску розчину крові в кюветі. Одночасно включили джерело світла і електронний хвилиномір, встановивши нуль на його інформаційному табло. Через деякий період часу спрацювали світлооптичний та звуковий індикатори хвилиноміра, що засвідчило досягнення седиментації клітин у цитратній плазмі в кюветі рівня 10мм. Час седиментації клітин склав 44хв. або 13,6мм/год. Приклад 2. Запропонованим пристроєм дослідили швидкість седиментаційного процесу в ізольованій стабілізованій крові і суспензії цеолітового борошна під впливом магнітного поля. На вищезгадані седиментаційні системи в кюветі діяли постійним магнітним полем (ПМП) напруженістю 200 ерстед з відстані 5мм при горизонтальній орієнтації вектора магнітної індукції, тобто перпендикулярно до вектора гравітаційного поля, який співпадав з поздовжньою віссю кювети. Експозиція впливу постійного магнітного поля - 30хв. Результати досліджень наведені в таблиці. Таблиця Вплив постійного магнітного поля на седиментацію клітин крові і мінеральних мікрочастинок у рідинному середовищі Седиментаційна система Стабілізований розчин крові, 5% цитрат натрію, розведення 1:1 Водна суспензія цеолітового борошна 1:20 Серії досліджень Контроль ПМП Контроль ПМП Кількість Швидкість спостережень, n седиментації, мм/год 35 44±6 45 63±8 35 56±5 45 59±5 % 100 143 100 105 Р 0,05 З наведених у таблиці даних видно, що один і той же за природою фізичний чинник, а саме ПМП, по-різному чинить вплив на седиментацію живих клітин - еритроцитів крові і мінеральних мікрочастинок. Звертає увагу високий рівень відтворення результатів дослідження, що визначає його точність і інформативність. Наведені результати вказують на можливість дослідження різноманітних седиментаційних систем під впливом різноманітних чинників фізичної, хімічної та біологічної природи. Таким чином, запропонований пристрій забезпечує вищий, ніж у прототипа, рівень технологічності, точності, а отже інформативності дослідження, і зможе знайти застосування в практиці лабораторних досліджень. Джерело інформації, яке слід взяти до уваги: 1 Оседание эритроцитов. В.А. Алмазов / Большая медицинская энциклопедия. М, 1981, Т.17.-С.442-443.