СПОСОБ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ЖИДКОСТИ В КЮВЕТЕ ОПТИЧЕСКОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА Российский патент 1994 года по МПК G01N33/48 B01F13/08 

Изобретение относится к области медицины и медицинской техники и может быть использовано, например, при исследовании агрегации тромбоцитов в процессе свертывания крови.

При исследовании ряда биологических объектов, в том числе при исследовании явлений, происходящих в процессе свертывания крови, необходимо в процессе анализа исследуемого объекта оптическими средствами, например средствами фотометрии, осуществлять его одновременное энергичное перемешивание.

Известные различные способы перемешивания исследуемого объекта в кювете измерительного прибора. Известен, например, способ измерения времени свертывания крови [1] , согласно которому в процессе измерения перемешивание жидкости в кювете осуществляют ее раскачиванием в некоторой плоскости. Известен также способ перемешивания исследуемого объекта в процессе коагуляции [2] , заключающийся в том, что наклонный сосуд с исследуемым объектом вращают вокруг его оси. Однако указанные известные способы перемешивания жидкости в кювете обладают весьма существенным недостатком, заключающимся в том, что они практически несовместимы с одновременным измерением оптической плотности исследуемого объекта, поскольку этому препятствует перемещение кюветы в процессе перемешивания.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому положительному результату является способ, состоящий в том, что в цилиндрическую кювету из оптически прозрачного материала помещают требующий перемешивания исследуемый объект и выполненный из магнитного материала элемент перемешивания, создают вращающееся магнитное поле и с его помощью приводят во вращение элемент перемешивания [3] . При этом согласно известному способу источник вращающегося магнитного поля, например постоянный магнит, закрепленный на валу электродвигателя, располагают под кюветой, вследствие чего элемент перемешивания при вращении прижимается магнитным полем к дну кюветы. Указанный известный способ в настоящее время является одним из наиболее распространенных при перемешивании жидкости в кювете оптических измерительных приборов.

Известному способу перемешивания жидкости в кювете присущи следующие недостатки:
- в процессе перемешивания исследуемая жидкость приходит во вращение, вследствие чего на ее поверхности образуется воронка, глубина которой несколько флуктуирует. Это приводит к появлению зоны 1, в которую не должен попадать измерительный световой поток во избежание появления помех в измерительном тракте прибора (см. фиг. 1а);
- при вращении элемента перемешивания он, ударяясь о дно кюветы, одновременно хаотически перемещается в вертикальной плоскости, вследствие чего образуется зона 11 (фиг. 1а), в которую также не должен попадать измерительный световой поток во избежание появления помех;
- измерительный световой поток может проходить только через зону III, в достаточной степени удаленную как от воронки в зоне I, так и от элемента перемешивания в зоне II. Таким образом, в известном способе минимальный объем исследуемой жидкости (объем пробы) принципиально ограничен суммой объемов исследуемого объекта в зонах I и II, которые не могут быть использованы для определения оптических параметров исследуемого объекта и наличие которых препятствует уменьшению объема пробы.

Целью изобретения является уменьшение объема пробы путем удерживания элемента перемешивания магнитным полем в верхней зоне перемешиваемого объема жидкости.

Поставленная цель достигается тем, что в способе перемешивания жидкости в кювете оптического измерительного прибора, при котором в цилиндрическую кювету из оптически прозрачного материала помещают требующую перемешивания исследуемую жидкость и выполненный из магнитного материала элемент перемешивания, создают вращающееся магнитное поле и с его помощью приводят во вращение элемент перемешивания, согласно изобретению, вращающееся магнитное поле создают с помощью четырех катушек, которые попарно соединяют последовательно, подключают к источникам синусоидального тока со сдвигом фаз 90^о и размещают на магнитопроводах, концы которых со стороны катушек соединяют для создания магнитного контакта, а с другой стороны снабжают плоскими полюсными наконечниками, которые располагают в горизонтальной плоскости равномерно по окружности напротив друг друга, полученное таким образом круглое отверстие помещают кювету с исследуемый жидкостью и элементом перемешивания, при этом верхний уровень жидкости в кювете совмещают с плоскостью, проходящей через полюсные наконечники.

Магнитопроводы катушек ориентируют в пространстве так, чтобы измерительный световой поток беспрепятственно проходил через исследуемый объект по центру кюветы перпендикулярно ее оси между магнитопроводами.

Указанная совокупность существенных признаков позволяет осуществить перемешивание жидкости в кювете элементом перемешивания, который не только приводится во вращение за счет действия вращающегося магнитного поля, но и удерживается этим магнитным полем на поверхности перемешиваемой жидкости. За счет этого, во-первых, устраняется зона I (см. фиг. 1а и б), поскольку расположение элемента перемешивания на поверхности жидкости препятствует образованию воронки, и, во-вторых, уменьшает размер зоны II, поскольку уменьшает вертикальные колебания элемента перемешивания при его вращении. Последнее связано с отсутствием соударений элемента перемешивания с дном кюветы и демпфирующим действием выталкивающей архимедовой силы, действующей на элемент перемешивания, и силы поверхностного натяжения жидкости, когда элемент перемешивания находится на ее поверхности. Это, в свою очередь, позволяет уменьшить объем помещаемой в кювету пробы при сохранении размера зоны III, через которую проходит измерительный световой поток (фиг. 1в), что позволяет экономить дефицитные реактивы, применяемые при анализах.

В заявляемом способе вращающееся магнитное поле не только приводит элемент перемешивания во вращение, но одновременно удерживает элемент перемешивания на заданном уровне, а именно на поверхности перемешиваемой жидкости, что, в свою очередь, позволяет уменьшить объем помещаемой в кювету пробы. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию изобретения "существенные отличия".

На фиг. 1 изображена кювета с элементом перемешивания при расположении элемента перемешивания на дне кюветы и на поверхности перемешиваемой жидкости; на фиг. 2 - вариант выполнения магнитной системы к примеру конкретного выполнения устройства, реализующего заявляемый способ; на фиг. 3 - конструкция узла перемешивания этого устройства. На чертежах обозначено: 1 - кювета, 2 - элемент перемешивания, 3 - магнитопровод, 4 - полюсной наконечник, 5 - катушка.

Предлагаемый способ перемешивания жидкости в кювете оптического измерительного прибора реализован следующим образом.

В цилиндрическую кювету из оптически прозрачного материала помещают требующий перемешивания исследуемый объект и выполненный из магнитного материала элемент перемешивания. Затем кювету помещают во вращающееся магнитное поле, сконцентрированное в некоторой плоскости. При этом поверхность жидкости в кювете совмещают с этой плоскостью. Поскольку магнитное поле сконцентрировано в плоскости, совпадающей с поверхностью жидкости в кювете, то оно удерживает элемент перемешивания на поверхности жидкости в кювете, а поскольку магнитное поле является вращающимся, то оно приводит элемент перемешивания во вращение, в результате чего жидкость в кювете начинает перемешиваться. Вращающееся магнитное поле создают с помощью четырех катушек, которые попарно соединяют последовательно и размещают на магнитопроводах, концы которых со стороны катушек соединяют для создания магнитного контакта, а другие концы снабжают плоскими полюсными наконечниками, которые располагают в горизонтальной плоскости равномерно по окружности. При этом полюсные наконечники, соответствующие последовательно соединенным катушкам, располагают напротив друг друга. Последовательно соединенные катушки для создания вращающегося магнитного поля подключают к источникам синусоидального тока со сдвигом фаз 90о. Можно получить вращающееся магнитное поле и с одним источником синусоидального тока. Для этого одну пару катушек подключают к зажимам источника непосредственно, а другую пару катушек - через конденсатор, емкость которого выбирают таким образом, чтобы токи в катушках были сдвинуты на угол 90^о. Магнитопроводы катушек ориентируют в пространстве так, чтобы измерительный световой поток мог беспрепятственно проходить через исследуемый объект по центру кюветы перпендикулярно ее оси, чем обеспечивается измерение оптических параметров исследуемого объекта в процессе его перемешивания. В образованное между полюсными наконечниками круглое отверстие помещают кювету на глубину, определяемую уровнем жидкости в кювете. Как показали проведенные эксперименты, при высоте уровня жидкости в кювете 10-12 мм после включения магнитного поля его энергия оказывается достаточной для того, чтобы поднять элемент перемешивания со дна кюветы на поверхность жидкости. При большей высоте уровня жидкости в кювете энергия магнитного поля может оказаться недостаточной для подъема элемента перемешивания на поверхность. В этом случае сначала включают магнитное поле, а затем опускают кювету с исследуемой жидкостью.

На фиг. 2 и 3 приведен пример конкретного выполнения устройства, реализующего заявляемый способ. Форма сечения магнитопроводов 3, на которых размещены катушки 5, принципиального значения не имеет. Источники синусоидального тока, к которым подключены катушки 5, на чертежах не показаны. Вращающееся магнитное поле концентрируется в плоскости полюсных наконечников 4. Эта плоскость определяет глубину погружения кюветы в круглое отверстие между полюсными наконечниками.

Проведенные эксперименты показали, что заявляемый способ позволяет уменьшить объем пробы до 100 мкл при использовании стандартной кюветы агрегометра фирмы "CHRONO-LOG CORPORATION" (США), модель 530 при таком же уровне помех, который возникает в указанном агрегометре при объеме пробы 250 мкл и перемешивании жидкости в кювете согласно способу-прототипу, который используется в этом агрегометре.

Таким образом, использование предлагаемого способа перемешивания жидкости в кювете оптического измерительного прибора по сравнению с существующими способами позволяет уменьшить объем пробы и тем самым экономить дефицитные и дорогостоящие химреактивы и препараты за счет более полного использования объема кюветы при определении оптических характеристик исследуемого объекта при одновременном его перемешивании при расположении элемента перемешивания на поверхности жидкости. (56) 1. Заявка Франции N 2507781, кл. G 01 N 33/48, 1983.

2. Патент ЕПВ N 0035260, кл. G 01 N 33/48, 1983.

3. Заявка ФРГ N 2942909, кл. G 01 N 33/48, 1981.

Использование: в области медицины при исследовании агрегации тромбоцитов в процессе свертывания крови. Сущность изобретения: в цилиндрическую кювету из оптически прозрачного материала помещают требующий перемешивания исследуемый объект и выполненный из магнитного материала элемент перемешивания. С помощью четырех катушек, которые попарно соединяют, подключают к источникам синусоидального тока со сдвигом фаз 90, создают вращающееся магнитное поле, которое с помощью плоских полюсных наконечников концентрируют в некоторой плоскости. Полюсные наконечники располагают равномерно по окружности и в полученное таким образом круглое отверстие помещают кювету с исследуемым объектом так, чтобы верхний уровень жидкости в кювете совпал с плоскостью магнитного поля. При этом магнитное поле удерживает элемент перемешивания на поверхности жидкости и одновременно приводит его во вращение, в результате чего осуществляется перемешивание жидкости. Магнитопроводы катушек ориентируют в пространстве так, чтобы измерительный световой поток беспрепятственно проходил через исследуемый объект по центру кюветы перпендикулярно ее оси. Уменьшение объема пробы происходит за счет более полного использования объема кюветы при определении оптических характеристик исследуемого объекта в процессе перемешивания при расположении элемента перемешивания на поверхности жидкости. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. СПОСОБ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ЖИДКОСТИ В КЮВЕТЕ ОПТИЧЕСКОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА путем размещения в цилиндрической кювете из оптически прозрачного материала исследуемой жидкости и выполненного из магнитного материала элемента перемешивания, создания вращающегося магнитного поля, с помощью которого приводят во вращение элемент перемешивания, отличающийся тем, что, с целью уменьшения объема пробы путем удерживания элемента перемешивания магнитным полем в верхней зоне перемешиваемого объема жидкости, вращающееся магнитное поле создают с помощью четырех катушек, которые соединяют попарно последовательно, подключают к источнику синусоидального тока со сдвигом фаз 90^o и размещают на магнитопроводах, которые со стороны катушек соединяют для создания магнитного контакта, а с другой стороны снабжают плоскими полюсными наконечниками, которые располагают в горизонтальной плоскости равномерно по окружности напротив друг друга с образованием проходного круглого отверстия, помещают в него кювету с исследуемой жидкостью и элементом перемешивания, при этом верхний уровень жидкости в кювете совмещают с плоскостью, проходящей через полюсные наконечники. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измерительный световой поток направлен через исследуемый объект перпендикулярно оси кюветы между магнитопроводами.