Пристрій для експрес-аналізу шое

Винахід відноситься до галузі медичної техніки, зокрема до аналізаторів крові, використовується для вимірювання швидкості осідання еритроцитів, і може бути застосований для різних лабораторних досліджень, зв'язаних із седиментацією еритроцитів та інших частинок в непрозорих і напівпрозорих суспензіях, наприклад, для виявлення та оцінки сенсибілізації організму до медикаментів (експрес-діагностика лікарської алергії). Відомі аналітичні центрифуги з оптичним пристроєм для визначення границі поділу між важкими і легкими частинками (макромолекулами) в прозорих розчинах (Методи практичної біохімії / ред. Б. Уільямс, К. Уілсон.- М.: Мир, 1978, с. 59-61). На границі поділу виникає зміна коефіцієнту переломлення і в цьому місці спостерігається світла смужка, яка зміщується в процесі седиментації. Границя поділу реєструється на фотопапері. Цей метод непридатний для аналізу ШОЕ, тому що кров не є прозорою рідиною. Найбільш близьким за своїм функціональним призначенням і технічною суттєвістю до запропонованого винаходу є пристрій для оцінки сенсибілізації організму до лікарських і хімічних алергенів (а. с. № 1656457, СРСР, публ.15.06.91 p., G 01 N 33/53), яке містить світлонепроникний корпус, в якому розміщені двигун, центрифуга, два ротори у вигляді плоских дисків, які закріплені на валу центрифуги і встановлені горизонталь но, в роторах під кутом 120 відносно один одного розміщені по три радіальні камери для вимірювальних комірок і по радіальних осях яких зроблені наскрізні щілини, прозорі вимірювальні комірки, термістор, термостат, джерело світла, два фотоприймачі, механізм сканування, блок керування пристроєм, який зв'язаний з двигуном, блоком реєстрації і блоком керування скануванням, а входи блоку реєстрації з'єднані з виходами фотоприймачів. Оцінку сенсибілізації здійснюють за параметрами процесу осідання еритроцитів у присутності лікарських алергенів. До недоліків цього пристрою можна віднести невисоку точність реєстрації границі поділу плазма-еритроцити при центрифугуванні, що відбивається на відтворності і достовірності результатів; малу кількість проб, які досліджуються за один цикл роботи, а також його складність і громіздкість, що збільшує трудомісткість і знижує продуктивність при роботі з ним. Технічним завданням, яке автори вирішують в цьому винаході, є підвищення точності результатів аналізу, збільшення кількості проб, які досліджуються одночасно, і скорочення часу аналізу, а також спрощення конструкції та автоматизація процесу аналізу шляхом вертикального розташування ротору та зміни його конструкції, а також використання для обробки даних і керування роботою пристрою ПЕОМ. Це завдання вирішене таким чином. В пристрій для експрес-аналізу ШОЕ, який містить світлонепроникний корпус, в якому розміщені двигун, ротор, виконаний у вигляді плоского диску з радіальними камерами, які мають по радіальних осях щілинні діафрагми, причому ротор закріплений на валу і через нього з'єднаний з двигуном, прозорі вимірювальні комірки, джерело світла і фотоприймач, які розташовані один проти одного, але по різні боки ротора, згідно запропонованому винаходу введені електронний блок керування двигуном, інтерфейс, ПЕОМ і дисплей, а ротор встановлений вертикально і складається з двох частин - основи, в якій виконані радіальні камери, і кришки, в якій виконані радіальні щілинні діафрагми, паралельні та ідентичні щілинним діафрагмам основи, кількість радіальних камер може становити від З до 15, біля кожної щілинної діафрагми зроблено отвір для рахування, а біля останньої - їх два, причому один вихід ПЕОМ з'єднаний із входом дисплею, а другі її вихід і вхід з'єднані з інтерфейсом, один вихід якого з'єднаний із входом електронного блоку керування двигуном, вихід якого з'єднаний із входом двигуна, другий вихід інтерфейсу з'єднаний із джерелом світла, а вхід з'єднаний з виходом фотоприймача, крім того, інтерфейс та електронний блок керування двигуном розміщені в світлонепроникному корпусі. З опису прототипу запропонованого пристрою видно, що останній дещо простіше за конструкцією, а застосування ПЕОМ автоматизує процес обробки результатів аналізу і робить цей пристрій більш зручним в роботі з ним. Збільшення в роторі кількості радіальних камер в діапазоні від 3 до 15 дозволяє збільшити кількість проб, які досліджуються одночасно, що значно підвищує продуктивність. Вибір кількості радіальних камер визначається компромісом між раціональним використанням площі диску, його механічною міцністю і продуктивністю пристрою. Крім того, в прототипі використаний блок послідовного зчитування - сканер, що створює проблеми зі зняттям інформації. Це зв'язано з тим, що в прозорих вимірювальних комірках, які звичайно є стандартні капіляри для аналізу ШОЕ, границя поділу плазма-еритроцити при центробіжній седиментації є розмитою, крім того, виникають інші оптичні перешкоди, наприклад внаслідок кривизни капілярів. Все це ускладнює пошук границі поділу і потребує застосування спеціальних алгоритмів. В прототипі пошук границі поділу здійснюється апаратними засобами, що знижує вірогідність її правильного визначення. В прототипі глибину осідання еритроцитів і його швидкість реєструють за допомогою механічного сканеру на носії інформації, що рухається, у вигляді імпульсів, тривалість яких пропорційна довжині освітлених ділянок вимірювальних комірок (плазма). Такий спосіб є дуже складним і ненаочним. На фіг.1 зображена функціональна схема пристрою для експрес-аналізу ШОЕ. На фіг.2 зображений ротор. Пристрій для експрес-аналізу ШОЕ містить двигун 1, який через вал 2 з'єднаний з вертикально установленим ротором 3, який складається з кришки 4 і основи 5, в якій розташовані радіальні камери 6 для прозорих вимірювальних комірок 7, радіальні камери мають щілинні діафрагми 8, ідентичні яким є і на кришці 4, один проти одного, але по різні боки ротора розташовані джерело 9 світла і фотоприймач 10, вихід якого з'єднаний із входом інтерфейса 11, виходи якого з'єднані із входом джерела 9 світла і входом електронного блоку 12 керування двигуном, вихід якого з'єднаний із входом двигуна 1, і з входом ПЕОМ 13, один вихід якої з'єднаний з інтерфейсом 11, а другий - з дисплеєм 14, біля щілинних діафрагм зроблені отвори 15 для рахування, усе, крім ПЕОМ 13 і дисплею 14, розміщено в світлонепроникному корпусі 16. Пристрій діє таким чином. Взяту у хворого кров, оброблену за певною технологією, вводять в прозорі вимірювальні комірки 7, якими є, як уже було сказано, звичайні капіляри для аналізу ШОЕ. Після підготовки вихідних даних (дати, прізвищ пацієнтів, часу і виду дослідження та ін.) роблять пуск двигуна з пульту керування (клавіатури) ПЕОМ. При обертанні ротора 3 в прозорих вимірювальних комірках 7 відбувається центробіжна седиментація еритроцитів, швидкість якої залежить від частоти обертання ротора. Світло від джерела 9 світла через щілинні діафрагми 8 і освітлені ділянки проб крові (плазму) в прозорих вимірювальних комірках 7 попадає на фотоприймач 10. Джерело 9 світла створює лінійно розподілений світловий потік, фотоприймач 10 виконаний у вигляді лінійки фотодіодів, розрахованої на максимальну глибину осідання еритроцитів 80 мм. Фотодіоди виробляють імпульсні сигнали, які поступають в буферний регістр інтерфейса 11. Буферний регістр може бути виконаний на RS-трігерах типу КМОН. При цьому фотодіоди можуть бути включені за фотодіодним способом з великими навантажувальними опорами, які підключаються безпосередньо до S-входів тригерів без додаткових підсилювачів. Як двигун 1 та електронний блок 12 керування двигуном можуть використатись відповідні вузли стaндартної медичної центрифуги типу ОПн-8. Інформація з фотоприймача 10 зчитується через певні інтервали часу продовж заданого часу аналізу. Для ідентифікації прозорих вимірювальних комірок (капілярів) поблизу кожної з них зроблені отвори 15 для рахування, а біля останньої - їх два - для реєстрації кінця обороту. Світло, яке проходить крізь ці отвори, приймається двома додатковими фотодіодами. Для контролю процесу седиментації на екран дисплею 14 виводяться символічні зображення всіх капілярів з окраскою червоного кольору, яка по мірі осідання еритроцитів замінюється зверху окраскою жовтого кольору (плазма). Час експрес-аналізу ШОЕ може становити від 1 до 4 хв в залежності від частоти обертання ротору. Як витікає з опису, в системі зчитування вимірювальної інформації відсутні механічні вузли, які рухаються, що забезпечує її надійність. Інформація про глибину осідання в кожній вимірювальній комірці вводиться в ПЕОМ у формі одномірного масиву одиниць і нулів, який в ідеальному випадку мав би вигляд 11111...1111100000...00000, і границя між одиницями і нулями уявляла би собою границю поділу плазма-еритроцити. Насправді вигляд первинного масиву з причин, які були названі раніше, виходить більш складним, і для пошуку границі поділу використовується спеціальний алгоритм, який дозволяє встановити її з достатньою вірогідністю. Традиційно ротори медичних центрифуг мають горизонтальне розташування. Як показали іспити, при центрифугуванні в горизонтальній площині продовж достатньо тривалого часу (4 хв) тонких капілярів в них відбувається інтенсивне осідання еритроцитів у вертикальному напрямку, внаслідок чого утворюється згусток, який гальмує або зовсім припиняє подальшу седиментацію. При вертикальному розташуванні ротору таке явище не спостерігається. За допомогою розробленої програми здійснюють керування (пуск, виключення) електроприводом, автоматичний ввод вимірювальної інформації, визначення границі поділу плазма-еритроцити (глибини осідання), корекцію даних (усунення випадкових викидів та ін.), будують інтегральні і диференціальні (седиментограми) криві седиментації, уточнюють частоту обертання ротору та ін. Поки що в практичній медицині не існує автоматичних приладів для визначення ШОЕ. Цей аналіз здійснюється відомим методом Панченкова. Запропонований пристрій може бути використаний як в стаціонарних умовах, так і в пересувних станціях. Він демонструвався на виставці "Медінфарм-97" і викликав великий інтерес у медиків. Фіг. 1 Фіг. 2 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03