Способ определения содержания различных веществ в биожидкостях и устройство для его осуществления

 

Способ и устройство направлены на повышение достоверности исследования содержания различных веществ в биожидкостях. Новизна способа в том, что определяют сигналы, пропорциональные степени поглощения света в отсутствие раствора между источником света и приемником света перед помещением между ними раствора жидкости с нулевой концентрацией и перед каждым помещением раствора исследуемой жидкости, затем определяют коэффициенты путем деления этих сигналов и вводят его в знаменатель дроби под знаком логарифма. Устройство содержит усилитель, блок индикации и блок измерения - датчик, выполненный в виде последовательно соединенных светодиода, кюветного узла и фотодиода. Новым в изобретении являются дополнительные элементы: ключ наличия кюветы в кюветном узле, ключ закрытия крышки кюветного узла и блок формирования управляющих сигналов. Введение упомянутых элементов позволяет сократить процедуру установки нуля и определения калибровочного коэффициента при каждом исследовании. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области медицины, а более конкретно, к области автоматизации лабораторных исследований биожидкости.

В настоящее время наиболее широкое распространение получил способ определения содержания различных веществ в биожидкостях, заключающийся в том, что между источником и приемником света помещают последовательно раствор жидкости с нулевой концентрацией, затем раствор жидкости с известной концентрацией и, наконец, раствор исследуемой жидкости, определяют степень поглощения света ими, затем путем логарифмирования отношения сигналов, пропорциональных поглощению света раствором жидкости с нулевой концентрацией и раствором жидкости известной концентрации определяют калибровочный коэффициент после чего его умножают на логарифм отношения сигналов, пропорциональных поглощению света раствором с нулевой концентрацией и раствором исследуемой жидкости.

Известны следующие устройства, реализующие этот способ: 1. Фотоэлектрический гемоглобинометр, авторское свидетельство СССР N 1386905, 1988, содержащий источник питания, стабилизированный генератор импульсов, ключевое устройство, датчик, состоящий из светодиода, кюветодержателя и фотодиода, усилитель, логарифмирующий аналого-цифровой преобразователь, блок индикации, источник опорного напряжения.

2. Спектрометр для исследования крови, патент США N 43571, G 01 N 21/25, содержащий светодиод, фильтр, фотодетектор, усилитель, инвертор, цифровой и логарифмический преобразователи, индикатор и схему регулировки питания.

3. Устройство для определения характеристик жидкостей и/или газов в частности содержания гемоглобина в крови, патент США N 4417812, G 01 N 33/28, содержащий двойную оптическую систему, измерительную кювету, фильтр, преобразователь тока в напряжение, светоиндикатор, манипулятор, автоматический отборник.

Прототипом предлагаемого устройства для реализации способа является фотоэлектрический гемоглобинометр по авторскому свидетельству СССР N 1386905, 1988.

Недостатком аналогов и прототипа является то, что при проведении исследований жидкости известным способом, используя известные устройства, наблюдается нестабильность в работе при колебаниях температуры окружающей среды: изменяется интенсивность источника излучения - светодиода, изменяется чувствительность фотоприемника, изменяется ток питания источника напряжения и наблюдается дрейф нуля усилительной схемы. В результате этого для получения достоверных результатов необходимо периодически проверять определение поглощения света раствором с нулевой концентрацией, что увеличивает расход реактива, продолжительность исследований и их трудоемкость.

Достигаемый технический результат позволяет устранить указанный недостаток и повысить экономичность и точность исследований содержания различных веществ в биожидкостях, снизить трудоемкость и продолжительность их проведения.

Указанный результат достигается тем, что дополнительно определяют сигналы, пропорциональные степени поглощения света в отсутствии раствора между источником света и приемником света перед помещением между ними раствора жидкости с нулевой концентрацией и перед каждым помещением раствора исследуемой жидкости, затем определяют коэффициент путем деления этих сигналов и вводят его в знаменатель дроби под знаком логарифма.

Осуществление предлагаемого способа обеспечивается тем, что устройство дополнительно снабжено микропереключателем наличия кюветы в кюветном узле, микропереключателем закрытия крышки кюветного узла и блоком формирования управляющих сигналов, а также кнопкой калибровки, при этом первый вход блока формирования управляющих сигналов соединен с выходом усилителя, второй вход - с микропереключателем наличия кюветы в кюветном узле, третий вход - с микропереключателем закрытия крышки кюветного узла, а четвертый вход - с кнопкой калибровки, один выход блока формирования управляющих сигналов соединен с блоком индикации, а второй - со светодиодом блока измерения - датчика.

Предложение соответствует критерию "существенные отличия", т.к. из известного перечня информации, установленного нормативным документом (п.127 33-1-74) автором не обнаружены технические решения с признаками, подобными заявляемому предложению.

На чертеже представлена схема устройства, осуществляющего реализацию предложенного способа.

Способ может быть реализован с помощью устройства, работающего на любой длине волны, в зависимости от величины максимума оптического поглощения раствора.

Устройство имеет блок 1 измерений, состоящий из светодиода 2, кюветного отделения 3, фотодиода 4, микропереключателя 5, установленного на дне кюветного отделения 3, и микропереключателя 6, установленного на крышке (не показанной на чертеже) кюветного отделения 3. Фотодиод 4 блока измерений через усилитель 7 соединен с первым входом блока 8 управления информацией на базе микропроцессора, первый и второй выходы которого, в свою очередь, соединены с блоком 9 индикации со светодиодом 2 соответственно. Устройство снабжено усилителем 7, а также блоками 8 и 9. Блок 8 формирования управляющих импульсов снабжен кнопкой 10 калибровки.

Устройство работает следующим образом.

Блок 8 формирования управляющих импульсов подает импульсный сигнал питания на светодиод 2 блока 1 измерения, который излучает последовательность световых импульсов, проходящих через кюветное отделение 3 на фотодиод 4, сигнал с выхода фотодиода 4 поступает на усилитель 7 и далее на блок формирования управляющих импульсов. На блок 8 поступает также сигнал от микропереключателя 6 и не поступает сигнал от микропереключателя 5, если в кюветном отделении 3 кювета отсутствует. В блок 8 сигнал с усилителя 7 в этот момент запоминается в виде U₀ и на табло блока 9 индикации появляется надпись "НУ О", которая информирует о готовности устройства к установке нуля.

Для установке нуля в кюветное отделение 3 помещается кювета с нулевым раствором, закрывается крышка, при этом срабатывают микропереключатели 5 и 6, подающие сигналы на блок 8, который также получает сигнал с выхода усилителя 7. Блок 8 запоминает сигнал с выхода усилителя 7. Блок 8 запоминает сигнал с выхода усилителя 7 в виде U₀ и подает сигнал на блок 9 индикации, на табло которого появляется надпись "РАБ", которая информирует о готовности устройства к измерению на контрольном (калибровочном) растворе.

После чего в кюветное отделение 3 помещается кювета с контрольной концентрацией раствора. Последовательным воздействием на кнопку 10 блока 8 на табло блока 9 индикации вызывается значение, соответствующее известной концентрации раствора. Последующее нажатие на кнопку 10 после установки необходимого значения вызывает в блоке 8 запоминание сигнала, поступающего от фотодиода 4 через усилитель 7 в виде U_к, после чего в блоке 8 рассчитывается калибровочный коэффициент K в соответствии с заложенной в блоке формулой его расчета: Затем блок 8 вызывает на табло блока 9 надпись "РАБ".

После чего кювета с раствором известной концентрации вынимается из кюветного отделения 3, крышка закрывается.

На блок 8 поступает сигнал от микропереключателя 6, установленного на крышке, и не поступает сигнал от микропереключателя 5, так как кювета в кюветном отделении 3 отсутствует. В блоке 8 сигнал с усилителя 7 запоминается в виде U'_i, а на табло блока 9 индикации надпись "РАБ" сохраняется.

Затем в кюветное отделение 3 помещают кювету с исследуемым раствором, блок 8, получая сигналы от микропереключателей 5 и 6, запоминает сигнал с усилителя 7 в виде U_i, и обеспечивает расчет концентрации исследуемого раствора в соответствии с заложенной в блоке 8 формулой: Результат вычисления блок 8 выдает на табло блока 9 индикации.

Использование микропроцессора в составе блока 8 позволяет не повторять операции установки в кюветное отделение кюветы с нулевым раствором и раствором известной концентрации перед каждым исследованием, как это делается до настоящего времени при использовании известных в настоящее время устройств. За счет использования автономного питания оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) микропроцессора блока 8, например, батарейки на 4,5-5 В в блоке питания устройства обеспечено запоминание калибровочного коэффициента при отключении устройства от сети.

Кроме того значения U'_o и U'_i обновляют путем постоянного вычисления средне-арифметического значения пакета импульсов, состоящего, например, из 10 импульсов, и замены им предыдущего значения в ОЗУ микропроцессора блока 8. Этот процесс обновления осуществляется до момента одновременного срабатывания микропереключателей 5 и 6, что говорит о наличии кюветы в кюветном отделении.

Технико-экономический эффект изобретения заключается в том, что использование предложенного способа повышает точность исследования содержания различных веществ в биожидкостях, а реализация его предложенным устройством позволяет упростить процесс исследования биожидкости за счет сокращения процедуры установки нуля и определения калибровочного коэффициента при каждом исследовании, в результате чего обеспечивается сокращение расхода реактива, т.е. повышение экономичности исследований, уменьшение времени и трудоемкости их проведения, что является особенно важным при проведении анализа крови на содержание гемоглобина в реанимации и в условиях скорой помощи.

Формула изобретения

1. Способ определения содержания различных веществ в биологических жидкостях, заключающийся в том, что между источником и приемником света помещают последовательно раствор жидкости с нулевой концентрацией, затем раствор жидкости с известной концентрацией и раствор исследуемой жидкости, определяют степень поглощения света ими, затем путем логарифмирования отношения сигналов, пропорциональных поглощению света раствором жидкости с нулевой концентрацией и раствором жидкости известной концентрации, определяют калибровочный коэффициент, после чего его умножают на логарифм отношения сигналов, пропорциональных поглощению света раствором с нулевой концентрацией и раствором исследуемой жидкости, отличающийся тем, что определяют сигналы, пропорциональные степени поглощения света в отсутствие раствора между источником света и приемником света перед помещением между ними раствора жидкости с нулевой концентрацией и перед каждым помещением раствора исследуемой жидкости, затем определяют коэффициент путем деления этих сигналов и вводят его в знаменатель дроби под знаком логарифма.

2. Устройство для определения содержания различных веществ в биологических жидкостях, содержащее усилитель, блок индикации и блок измерения - датчик, выполненный в виде последовательно соединенных светодиода, кюветного узла и фотодиода, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено ключом наличия кюветы в кюветном узле, ключом закрытия крышки кюветного узла и блоком формирования управляющих сигналов, а также ключом калибровки, при этом первый вход блока формирования управляющих сигналов соединен с выходом усилителя, второй вход - с ключом наличия кюветы в кюветном узле, третий вход - с ключом закрытия крышки кюветного узла, а четвертый вход - с ключом калибровки, один выход блока формирования управляющих сигналов соединен с блоком индикации, а второй - со светодиодом блока измерения.

РИСУНКИ

Рисунок 1