Інформаційно-дослідна автономна система моніторингу специфічних біологічних та/або біоорганічних маркерів

Реферат: Інформаційно-дослідна автономна система моніторингу специфічних біологічних та/або біоорганічних маркерів складається з адаптованих один до одного апаратно-комп'ютерного та біодіагностичного блоків, які взаємодіють між собою за допомогою програмного забезпечення. Апаратно-комп’ютерний блок містить комп'ютер, сканер зображень для цифрової реєстрації та обробки результатів, сканер штрих-кодів для штрих-кодової ідентифікації тварини та відібраних аналітичних зразків. Біодіагностичний блок містить об'єкт досліджень, матеріал для досліджень, UA 80787 U (12) UA 80787 U сучасні імуно- та молекулярно-біологічні діагностичні тести (імуноферментні тести, швидкі (rapid) тести на основі колоїдів золота або вугілля, ПЛР тести). UA 80787 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до медицини, ветеринарії, фітосанітарії тощо, а саме до систем моніторингу, і може бути використана для проведення моніторингових досліджень з метою виявлення у конкретного біологічного об'єкта специфічних біологічних маркерів заразної та незаразної патології та/або біоорганічних маркерів речовин, що впливають на стан біологічних об'єктів . Об'єктивізація систем оцінки та аналізу епізоотичних і/або епідемічних ризиків є ключовою складовою у формуванні державної політики в галузі інфекційної безпеки. Відомі методи моніторингу і діагностування захворювань без застосування цифрових технологій і комп'ютера, наприклад збір інформації про ту чи іншу інфекційну загрозу відбувається за допомогою проведення моніторингових досліджень на репрезентативній вибірці сприйнятливих об'єктів. Для цього використовують дорогі сучасні діагностичні препарати, які характеризуються достатнім ступенем чутливості і специфічності. Такі підходи загальноприйняті і відображаються у всіх керівництвах з інфекційних хвороб Всесвітньої організації охорони здоров'я тварин (ВООЗ) та Міжнародного епізоотичного бюро (МЕБ) Недоліком таких досліджень, незважаючи на використання високоякісних діагностикумів, є досить високий ризик отримання неправдивої інформації про інфікування конкретного об'єкта. Це пов'язано, перш за все, з тим, що існуючі операції з ідентифікації об'єкта, відбору матеріалу для досліджень, підготовки зразка та проведення аналізу виконуються із значним тимчасовим розривом, різними дослідниками, які фіксують у різних протоколах операційні процедури, що були виконані. Відповідно будь-яка помилка при виконанні перелічених вище операцій призведе до невідповідності результату і об'єкта досліджень. Метод не застосовується для масового охоплення. Існує обладнання для обліку результатів «Imunochromato-Reader C10066» фірма Hamamatsu Photonics, завдяки якому можна здійснити швидку, високочутливу, кількісну оцінку інтенсивності забарвлення у імунохроматографічних тестах. Результат оцінки зберігається в CSV файлі, він може бути проаналізований програмним забезпеченням, у якому легко побудувати калібрування значень. Відомий сканер штрих-коду «Argox AS 8000», він здатний забезпечити максимальну зручність при скануванні штрих-кодів будь-якої якості. Існують серологічні тести на основі колоїдів золота для польового використання фірм «Ордженікс» (Ізраїль) і «Сінбіотікс» (США). Вони являються простими тестами, заснованими на швидкій імуноміграціі (швидка імуноміграція, RIM). Чутливі колоїдні золоті частинки, зв'язуються з антитілами, присутніми в зразку (цільної крові, сироватці або плазмі крові) і мігрують уздовж смуги. Комплекс збирається на сенсибілізованій лінії, де його накопичення призводить до формування чітко видимої рожевої смуги. Контрольна смуга, розташована в кінці читання вікна, гарантує, що тест був виконаний правильно. Перераховані вище аналоги є, по суті складовими частинами запропонованої корисної моделі і не пов'язані між собою єдиним керуючим програмним алгоритмом. Недоліком всіх перерахованих вище аналогів є неможливість комплексного підходу в проведенні всіх операційних процедур (ідентифікація об'єкта, кодування аналітичного зразка, проведення аналізу в польових умовах, обробка та збереження даних у цифровому форматі, створення і управління базою даних), що можуть гарантувати отримання достовірної інформації для аналізу епізодичної та/або епідемічної ситуації, а також неможливість застосування у ветеринарії. При окремому використанні аналогів виникає досить високий ризик отримання неправдивої інформації про інфікування конкретного об'єкта. Для мінімізації ризиків таких помилок була розроблена «Інформаційно-дослідна автономна система моніторингу та аналізу епізоотичних і/або епідемічних ризиків з елементами ідентифікації біологічних об'єктів», яка дозволяє одному досліднику, в режимі реального часу, з автоматичним цифровим протоколюванням кожної операції, за короткий проміжок часу ідентифікувати об'єкт, здійснити відбір та підготовку аналітичного зразки та провести аналіз з подальшим автоматичним формуванням (оновленням) бази даних. Відома «Система комп'ютерного моніторингу здоров'я населення та діагностування захворювань» (RU, № 25614, G06F 15/00, опубл.: 10.10.2002), що містить апаратуру для вимірювання параметрів, що характеризують стан організму людини, перетворюючий пристрій, пристрій інтерактивного впливу, щонайменше один персональний комп'ютер для збору, зберігання і обробки інформації, яка відрізняється тим, що персональні комп'ютери через перетворюючий пристрій та лінії зв'язку підключені до мережі Інтернет за допомогою апаратних і/або програмних модулів захисту від несанкціонованого доступу та витоку інформації процесу моніторингу і діагностування, до якої також підключені сервери спеціалізованих медичних установ. 1 UA 80787 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 До недоліків можна віднести те, що цю систему неможливо застосувати автономно та у ветеринарії, також виникає можливість отримання недостовірної інформації. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення системи комп'ютерного моніторингу здоров'я населення та діагностування захворювань шляхом створення комплексної системи з взаємодіючих між собою сканерів, комп'ютера та програмного забезпечення, для отримання достовірної інформації для аналізу епізодичної та/або епідемічної ситуації та для найбільш ефективних методів боротьби (профілактики) з інфекційними хворобами тварин і людини. Поставлена задача вирішується тим, що створена комплексна система адаптованих один до одного апаратно-комп'ютерного та біодіагностичного блоків, які взаємодіють між собою за допомогою програмного забезпечення. Згідно з корисною моделлю, апаратно-комп'ютерний блок містить комп'ютер, сканер зображень, сканер штрих-кодів. Комп'ютер використовують для загального управління процесом, ведення протоколу досліджень, формування бази даних, передачі даних на центральний сервер і т.п.. Сканер зображень використовують для ідентифікації об'єкта за біометричними показниками та використовують для цифрової реєстрації і обробки результатів, сканер штрих-кодів використовують для штрих-кодової ідентифікації об'єкта та відібраних аналітичних зразків. У свою чергу біодіагностичний блок містить об'єкт досліджень, матеріал для досліджень, сучасні імуно- та молекулярно-біологічні діагностичні тести (імуноферментні тести, швидкі (rapid) тести на основі колоїдів золота або вугілля, ПЛР тести. Програмне забезпечення персонального комп'ютера містить локальну базу даних, програму взаємодії з принтерами і іншими друкувальними пристроями, програму взаємодії зі сканерами зображень, зі сканерами штрих-кодів, програму розпізнавання та аналізу зображень тестових зразків, програму створення звітів про результати розпізнавання та аналізу зображень тестових зразків, програму пошуку і створення звітів на підставі інформації з локальної бази даних, програму введення, редагування, зберігання та пошуку паспортних даних об'єктів досліджень, програму реєстрації заходів для об'єктів досліджень за результатами їх тестування, програму експорту звітів, результатів тестування та іншої інформації у файли, програму виводу на друк звітів, результатів тестування та іншої інформації, програму обміну даними з центральним сервером і іншими серверами системи, програму розпізнавання і аналізу біометричних показників об'єкту. Локальна база даних призначена для зберігання результатів сканування, розпізнавання, аналізу, проміжних результатів обчислень, довідкової інформації, паспортних даних об'єктів досліджень та різної службової інформації. Принцип роботи системи моніторингу та аналізу епізоотичних і/або епідемічних ризиків з елементами ідентифікації біологічних об'єктів побудований на послідовному виконанні стандартних операцій. Спочатку роблять первинне біркування або сканування (штрих-кодову ідентифікацію) об'єкта за штрих-кодовим маркуванням об'єкта (у разі наявності такої) і підтверджується біометричними показниками отриманими за допомогою цифрової камери або сканера відбитків, з подальшим привласненням штрих-кодового маркування за біометричними показниками. Таким чином вносять дані про територіальну локалізацію тварини, її вік, породу, дані власника і т. ін. В основі запропонованої оригінальної програми ідентифікації тварин, лежить універсальна технологія бар кодів, яка дозволяє присвоїти кожній тварині індивідуальний номер, який містить необхідну інформацію, згідно з міжнародними вимогами. Проводять штрих-кодове маркування аналітичного зразка за допомогою заздалегідь заготовленого стику імобілізованого на ємність для відбору зразка. Послідовне штрих-кодове маркування, виключає ризик від можливих помилок при відборі проб і проведенні досліджень. Відбір зразка проводиться згідно з існуючими медико-ветеринарними методиками у попередньо марковану ємність для відбору зразка. Далі тестують і проводять аналіз, роблять облік результатів і завершує процес автоматичне формування бази даних і пересилання даних на центральний сервер. Тепер при необхідності можна проводити пошук даних про об'єкт по сформованій базі даних Система адаптована до всіх сучасних імуно- та молекулярно-біологічних діагностичних тестів (імуноферментні тести, швидкі (rapid) тести на основі колоїдів золота або вугілля, ПЛРтести). Проведення аналізу та облік результатів, за допомогою того чи іншого тесту, виконують згідно з інструкцією до тесту. 2 UA 80787 U 5 10 15 20 25 30 35 Програмне забезпечення дозволяє за допомогою сканера зображень провести сканування інтенсивності фарбування реакційних і контрольних смуг. Після чого використовуючи дискретний алгоритм розділити результати на позитивні, негативні і невизначені. У разі проведення аналізів з використанням тестів полімеразної ланцюгової реакції та/або імуноферментного аналізу, коли для оцінки результатів використовується специфічне обладнання, програмне забезпечення системи дозволяє, використовуючи дискретний алгоритм, також розділити результати на позитивні, негативні і невизначені. Отримані результати автоматично вносяться до протоколу досліджень навпаки коду об'єкта досліджень. При цьому автоматично позитивні, негативні і невизначені результати виділяються різним кольором, для прикладу - червоним, синім, жовтим. Програмне забезпечення дозволяє при скануванні (ідентифікації) об'єктів переглядати всі дані занесені в базу про об'єкт, що дозволяє, для прикладу - оперативно ізолювати інфекційно небезпечних тварин. Принципова роботи системи полягає в її повній автономності. Дослідження можуть проходити безпосередньо в господарствах протягом робочого дня (електроживлення від бортової мережі автомобіля 12 В). Основні операції з проведення дослідів прости і доступні, що дозволяє використовувати фахівців з середньою спеціальною освітою. При правильній організації робіт дозволяє одному фахівцю проводити від 300 до 1000 досліджень за робочий день. Як приклад представляємо протокол проведення аналізу на імунотестах з використанням колоїдних кон'югатів золота або вугілля Об'єкти досліджень - ссавці. Імуносорбент тест-смужки в індивідуальній блістерній упаковці від 1 до 50 шт.; Імуносорбент тест-смужки в пластиковому тубусі -20 шт. Розчин для розведення зразків - флакони від 0,5 мл до 10 мл; Одноразова піпетка - на вимогу користувача. Фармацевтична група - Тест для діагностики in vitro. Виявляє антитіла класу G специфічні до адсорбованих на тверду фазу антигенів. Підготовка до випробування. Перед початком роботи необхідно включити комп'ютер і керуючись підказками відповідної програми провести сканування (ідентифікацію) об'єкта дослідження (або внести відповідну інформацію про об'єкт у протокол дослідження); провести маркування і сканування (ідентифікацію) дослідного зразка. У той же час всі компоненти набору необхідно витримати при кімнатній температурі (від +18° С до +22°С) протягом 30 хвилин. У пробірку вносять 500 мкл розчину для розведення зразків. Додають піпеткою 1 краплю (30 мкл) зразка або шматочок м'яса, що має в собі свіжу цільну кров, ретельно піпетують. Занурюють тест-смужку вказівними стрілками вниз у пробірку з розведеним зразком: Спостерігають за розвитком забарвлення контрольної смуги 10-15 секунд. Облік результатів проводять за допомогою обладнання (сканера, комп'ютера та відповідної програми). Таким чином, застосування корисної моделі дозволить при повторній штрих-кодовій ідентифікації виявляти хворих тварин. Всі операції з даною системою дозволяють оперативно та у зручному форматі проводити обмін даними в режимі реального часу з центральним сервером. 40 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 60 1. Інформаційно-дослідна автономна система моніторингу специфічних біологічних та/або біоорганічних маркерів, що складається з адаптованих один до одного апаратно-комп'ютерного та біодіагностичного блоків, які взаємодіють між собою за допомогою програмного забезпечення, яка відрізняється тим, що апаратно-комп’ютерний блок містить комп'ютер, сканер зображень для цифрової реєстрації та обробки результатів, сканер штрих-кодів для штрих-кодової ідентифікації тварини та відібраних аналітичних зразків, та біодіагностичний блок містить об'єкт досліджень, матеріал для досліджень, сучасні імуно- та молекулярно-біологічні діагностичні тести (імуноферментні тести, швидкі (rapid) тести на основі колоїдів золота або вугілля, ПЛР тести). 2. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що програмне забезпечення персонального комп'ютера містить локальну базу даних, програму взаємодії з принтерами і іншими друкувальними пристроями, програму взаємодії зі сканерами зображень зі сканерами штрихкодів, програму розпізнавання та аналізу зображень тестових зразків, програму створення звітів про результати розпізнавання та аналізу зображень тестових зразків, програму пошуку і створення звітів на підставі інформації з локальної бази даних, програму введення, редагування, зберігання та пошуку паспортних даних об'єктів досліджень, програму реєстрації заходів для об'єктів досліджень за результатами їх тестування, програму експорту звітів, результатів тестування та іншої інформації у файли, програму виведення на друк звітів, 3 UA 80787 U результатів тестування та іншої інформації, програму обміну даними з центральним сервером і іншими серверами системи, програму розпізнавання і аналізу біометричних показників об'єкта. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4