Пристрій для реєстрації та аналізу механоемісії біопроб

Пристрій для реєстрації та аналізу механоемісії біопроб, який містить камеру, в якій розташовані рамка з досліджуваною біопробою, приймальна антена для реєстрації механоемісійного випромінювання, підсилювач сигналів механоемісії біопроб, вхід якого підключений до приймальної антени, а вихід - до входу аналого-цифрового перетворювача, та електретний зонд, що обертається за допомогою електродвигуна, а також містить вузол подачі рамки з досліджуваною біопробою в камеру, аналого-цифровий перетворювач та систему подачі газу в камеру для стабілізації середовища, яка складається з балона, газового редуктора, випускного клапана і магістралі, який C2 2 82001 1 3 82001 являються джерелом похибок в процесі реєстрації сигналів механоемісії. А також цей пристрій має складну конструкцію та великі габарити, тому що із-за невисокої величини корисного сигналу механоемісії для підсилення цих сигналів використовується фотоприймач на базі фотоелектронного помножувача з високовольтним джерелом живлення. Крім того, фо тоелектронний помножувач вимагає чіткої температурної стабілізації при реєстрації сигналів механоемісії, що додатково ускладнює конструкцію. З відомих пристроїв найбільш близьким за технічною суттю до винаходу, вибраним як прототип, є пристрій [2] реєстрації механоемісії, що має камеру, в якій розташовані рамка з досліджуваною біопробою, приймальна антена для реєстрації механоемісійного випромінювання, електретний зонд, що обертається за допомогою електродвигуна, вузол притиснення рамки з біопробою до поверхні електретного зонду та вузол очистки і змивки поверхні електретного зонду, а також містить систему подачі газу в камеру для стабілізації середовища, вузол подачі рамки з біопробою в камеру, підсилювач сигналів механоемісії, що реєстр уються за допомогою приймальної антени, аналого-цифровий перетворювач, блок видачі результатів, блок керування та обробки інформації, поляризатор антени, запам'ятовуючий пристрій та пульт керування. Під час притиснення рамки з досліджуваною біопробою до поверхні електретного зонду рамка завжди зупиняється в одному і тому ж положенні, що забезпечується сигналами від оптопари. Однак всі рамки за товщиною різні. Крім того, установлення підложки з досліджуваною біопробою в рамку теж завжди здійснюється неодинаково. Нарешті, зупинка електродвигуна у вузлі притиснення рамки до поверхні електретного зонду здійснюється не раптово, а з деякою інерцією. Внаслідок цих негативних явищ тиск досліджуваної біопроби на поверхню електретного зонду завжди буде різним, що спричиняє похибки при реєстрація сигналів механоемісії біопроб. Після реєстрації сигналів механоемісії біопроб здійснюється очистка та змивка поверхні електретного зонду за допомогою капсули, змоченою спеціальною рідиною (дистильована вода і 25 % спирту). В процесі очистки та змивки поверхні електретного зонду волога в капсулі висихає і, отже, необхідно часто змочувати капсулу рідиною. Крім того, одна і та ж капсула використовується багато разів для очистки та змивки поверхні електретного зонду, тому очистка та змивка з кожним разом гіршає. У зв'язку з цим при реєстрації сигналів механоемісії біопроб відтворюваність та повторюваність цих сигналів будуть різними, і це є ще однією причиною появи суттєвих похибок при визначенні характеру досліджуваних біооб'єктів. Задачею винаходу є поліпшення відтворюваності і повторюваності при реєстрації сигналів механоемісії досліджуваних біопроб, розширення діапазону реєстрації сигналів механоемісії досліджуваних біопроб, підвищення 4 якості очистки та змивки поверхні електретного зонду, зменшення потужності, яку споживає пристрій, і спрощення його конструкції. Це дозволяє зменшити похибки при реєстрації сигналів механоемісії досліджуваної біопроби і поліпшити визначення, до якого класу біооб'єктів належить досліджувана біопроба. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрій для реєстрації та аналізу механоемісії біопроб, який містить камеру, в якій розташовані рамка з досліджуваною біопробою, приймальна антена для реєстрації механоемісійного випромінювання, підсилювач сигналів механоемісії біопроб, вхід якого підключений до приймальної антени, а вихід - до входу аналого-цифрового перетворювача, та електретний зонд, що обертається за допомогою електродвигуна, а також містить вузол подачі рамки з досліджуваною біопробою в камеру, аналого-цифровий перетворювач та систему подачі газу в камеру для стабілізації середовища, яка складається з балона, газового редуктора, випускного клапана і магістралі, який відрізняється тим, що в нього введено накопичувач вологи, посудину для рідини, яка з'єднана капілярним шлангом з накопичувачем вологи, стрічку для очистки та змивки поверхні електретного зонду, яка розташована між електретним зондом і накопичувачем вологи, вузол очистки та змивки поверхні електретного зонду, що діє на основі капілярної подачі вологи і з'єднаний з накопичувачем вологи та стрічкою, вузол аналізу та стабілізації тиску рамки з досліджуваною біопробою на поверхню електретного зонду в процесі реєстрації сигналів механоемісії, вузол притиснення рамки з біопробою до поверхні електретного зонду із застосуванням крокового електродвигуна, що зупиняється раптово за сигналами аналізу тиску, вузол керування електродвигуном електретного зонду, блок керування та електронну обчислювальну машину, шина керування та даних якої підключена до першої шини керування та даних блока керування, друга шина блока керування підключена до вузла притиснення рамки з біопробою до поверхні електретного зонду, третя шина - до вузла аналізу та стабілізації тиску рамки з біопробою на поверхню електретного зонду, четверта шина - до вузла подачі рамки з біопробою в камеру, п'ята шина до вузла керування електродвигуном електретного зонду, шоста шина - до вузла очистки та змивки поверхні електретного зонду, а сьома шина керування та даних блока керування підключена до виходу аналого-цифрового перетворювача. Введення в пристрій вузла аналізу та стабілізації тиску біопроби на поверхню електретного зонду, вузла притиснення біопроби до поверхні електретного зонду, в якому застосовано кроковий електродвигун, вузла керування електродвигуном електретного зонду, вузла очистки та змивки поверхні електретного зонду, що діє на основі капілярної подачі вологи, а також використання електронної обчислювальної машини при реєстрації сигналів механоемісії біопроб, обробці та видачі результатів вигідно 5 82001 відрізняє запропонований пристрій від прототипу, оскільки дозволяє установлювати та підтримувати заданий тиск досліджуваної біопроби на поверхню електретного зонду, зменшує похибки і поліпшує відтворюваність та повторюваність при реєстрації сигналів механоемісії, поліпшує та прискорює процеси обробки і видачі результатів, спрощує процеси документування результатів обробки, а також зменшує потужність, яку споживає пристрій, та спрощує його конструкцію. У пристрої для реєстрації та аналізу механоемісії біопроб застосовано вузол, який забезпечує якісну очистку та змивку поверхні електретного зонду після реєстрації сигналів механоемісії біопроб. Рідина з посудини поступає до накопичувача вологи по капілярному шлангу, тому кількість вологи в накопичувачі завжди постійна. Очистка та змивка поверхні електретного зонду здійснюється за допомогою накопичувача вологи та стрічки, яка розташована між електретним зондом та накопичувачем вологи. Накопичувач вологи притискує стрічку до поверхні електретного зонду, змочуючи її вологою, і тим самим здійснюється очистка та змивка поверхні електретного зонду, який в цей час обертається. Після очистки та змивки поверхні електретного зонду накопичувач вологи відводиться від поверхні електретного зонду, а стрічка переміщується на таку величину, щоб наступна очистка та змивка поверхні електретного зонду виконувалася чистою частиною стрічки. На відміну від прототипу очистка та змивка поверхні електретного зонду здійснюється якісно. Процеси реєстрації сигналів механоемісії біопроб, обробки та видачі результатів виконуються під керуванням електронної обчислювальної машини (ЕОМ). Зв'язок ЕОМ з вузлами пристрою здійснюється через блок керування, перша шина керування та даних якого підключена до ЕОМ. На фіг.1 зображена блок-схема пристрою для реєстрації та аналізу механоемісії біопроб, на фіг.2 - алгоритм роботи пристрою, а на фіг.3 алгоритм обробки сигналів механоемісії біопроб. На фігурах: Рзад. - заданий тиск біопроби на поверхню електретного зонду; Рвим. - вимірюваний тиск біопроби на поверхню електретного зонду; Трег. - час реєстрації. Χ1, Χ2,...Хn діагностичні ознаки досліджуваної біопроби; Wx - досліджуваний біооб'єкт; Gi - еталонний біооб'єкт. Пристрій для реєстрації та аналізу механоемісії біопроб містить камеру 1, редуктор 2 газовий, вузол 3 притиснення рамки з біопробою до поверхні електретного зонду, вузол 4 аналізу та стабілізації тиску рамки з біопробою на поверхню електретного зонду, рамку 5 з біопробою, вузол 6 подачі рамки з біопробою в камеру, антену 7 приймальну, зонд 8 електретний, вузол 9 керування електродвигуном електретного зонду, стрічку 10 для очистки та змивки поверхні електретного зонду, накопичувач 11 вологи, вузол 6 12 очистки та змивки поверхні рамки з біопробою в камеру. Пристрій перевіряє подачу газ у в камеру 1. Коли газ в камеру не поступає, то оператору на монітор ЕОМ видається про це повідомлення, а коли газ в камеру поступає, тоді виконується подача рамки 5 з біопробою в камеру за допомогою вузла 6. Після того як рамку з біопробою подано в камеру, вмикається електродвигун електретного зонду 8 за допомогою вузла 9, а вузол 3 виконує притиснення рамки з біопробою до поверхні електретного зонду, що обертається. Вузол 4 аналізує тиск рамки з біопробою на поверхню електретного зонду. Коли тиск рамки з біопробою порівняється із заданим тиском, то притиснення рамки з біопробою до поверхні електретного зонду припиняється і виконується режим стабілізації тиску рамки з біопробою на поверхню електретного зонду. Реєстрація сигналів механоемісії біопроб завжди починається трохи раніше, ніж біопроба доторкнеться до поверхні електретного зонду, і це забезпечує реєстрацію перших сигналів механоемісії біопроб. Час, протягом якого здійснюється реєстрація сигналів механоемісії, задається оператором перед початком роботи пристрою. Коли рамка з біопробою притиснена до поверхні обертового електретного зонду, на поверхні відбувається трибоелектризація, яка генерує електромагнітне випромінювання. Приймальна антена 7 приймає електромагнітне випромінювання, а підсилювач 15 підсилює сигнали механоемісії до необхідної величини. Сигнали механоемісії з виходу підсилювача поступають на вхід аналого-цифрового перетворювача 16. Керування роботою аналогацифрового перетворювача і передача сигналів механоемісії виконуються за допомогою електронної обчислювальної машини 18 через першу шин у блока 17 керування. Інформація про механоемісію досліджуваної біопроби записується в пам'ять ЕОМ· Цісля закінчення реєстрації сигналів механоемісії рамка з біопробою відводиться від поверхні електретного зонду за допомогою вузла 3 притиснення рамки з біопробою до поверхні електретного зонду. Вмикається вузол 12 очистки та змивки електретного зонду. Накопичувач 11 вологи змочує стрічку 10 і притискує її до поверхні електретного зонду, що обертається. Час очистки та змивки поверхні електретного зонду установлюється оператором перед початком роботи пристрою. Коли час очистки та змивки поверхні електретного зонду вичерпано, накопичувач вологи відводиться від поверхні електретного зонду. Стрічка переміщається на таку величину, щоб наступні очистка та змивка поверхні електретного зонду здійснювалася чистою частиною стрічки. Вузол 9 вимикає електродвигун електретного зонду. Рамка з біопробою за допомогою вузла 6 подачі рамки в камеру повертається із камери в бункер. Пристрій перевіряє наявність рамки з біопробою в касеті пристрою. Якщо рамка з біопробою є в касеті, то виконується захоплення рамки із касети і пристрій починає наступний процес реєстрації сигналів 7 82001 механоемісії біопроб. Якщо рамки в касеті немає, то електронна обчислювальна машина 18 переходить до обробки та видачі результатів реєстрації сигналів механоемісії біопроб. Після того, як сигнали механоемісії досліджуваної біопроби записано в пам'ять, ЕОМ переходить до обробки цих сигналів та визначення, до якого класу біооб'єктів належить досліджувана біопроба. Це здійснюється таким чином. В пам'яті ЕОМ знаходяться еталонні діагностичні ознаки, які описують різні класи біооб'єктів. На першому етапі здійснюється визначення діагностичних ознак по сигналам механоемісії досліджуваної біопроби. На другому етапі ЕОМ, порівнюючи визначені діагностичні ознаки з еталонними діагностичними ознаками, визначає, до якого класу біооб'єктів належить досліджувана біопроба. На третьому етапі результати обробки сигналів механоемісії біопроби видаються на монітор електронної обчислювальної машини, а при необхідності виконується документування результатів реєстрації та обробки сигналів механоемісії досліджуваної біопроби. Пристрій забезпечує видачу повідомлень оператору про аварійні перебої при подачі і притисненні рамки з біопробою до поверхні електретного зонду, при реєстрації сигналів механоемісії біопроб і при поверненні рамки із камери в бункер. При випробовуванні пристрою для реєстрації та аналізу механоемісії біопроб, в порівнянні з прототипом, виявлено наступні переваги: - підвищено точність реєстрації сигналів механоемісії біопроб; поліпшено повторюваність та відтворюваність при реєстрації сигналів механоемісії біопроб; - розширено діапазон реєстрації сигналів механоемісії біопроб; - підвищено якість очистки та змивки поверхні електретного зонду; - зменшено час на обробку та видачу результатів; - зменшено потужність, яку споживає пристрій; спрощено конструкцію пристрою. Джерела інформації: 1. Орел В. Э. и др. Экспресс-анализатор перекисного окисления крови " Триболюминометр ТРА-2". Медицинская техника, №4, 1989, с. 33-37. 2. Патент України №24027 СІ, МІЖ6 G 01 N21/70, 1998 (прототип). 8 9 82001 10