АНАЛИЗАТОР СКОРОСТИ ОСЕДАНИЯ ЭРИТРОЦИТОВ Российский патент 2003 года по МПК G01N15/05 G01N33/49 

Изобретение относится к средствам для клинических лабораторных исследований, а именно к устройствам для определения скорости оседания эритроцитов.

Известно устройство для определения скорости оседания эритроцитов (Патент ФРГ 3609552, G 01 N 15/05, 1988. Устройство для автоматического определения скорости оседания эритроцитов в крови), содержащее стеклянную вертикально расположенную капиллярную пипетку с пробой крови, фотоэлектрическую следящую систему с электрическим приводом, измерительное и запоминающее устройства. Определение скорости оседания эритроцитов с помощью этого устройства осуществляется путем периодического измерения с помощью фотоэлектрической следящей системы уровня эритроцитов в капиллярной пипетке.

Недостатком такого устройства является его сложность, определяемая большим числом механических подвижных элементов, и необходимость запоминания начального уровня крови в капиллярной пипетке.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для определения скорости оседания эритроцитов (Патент Германии 4117583, G 01 N 33/49, 1994. Прибор для измерения СОЭ), содержащее вертикально расположенную капиллярную пипетку, включающую рабочую часть, с пробой крови, расположенную вертикально между прокладками в штативе, фотоэлектрический блок с источником электромагнитного излучения и фотоприемником, расположенными друг против друга по диаметру пипетки в ее рабочей части, систему измерения и обработки сигнала фотоприемника.

Определение скорости оседания эритроцитов таким устройством осуществляется путем просвечивания с помощью источника электромагнитного излучения при его периодическом перемещении вдоль капиллярной пипетки с пробой крови и измерения фотоприемником, представляющим собой линейку фотодиодов, размещенную неподвижно по высоте капиллярной пипетки в ее рабочей части, электромагнитного излучения, выходящего из просвечиваемой пробы крови.

Недостатком такого устройства является наличие подвижных элементов, снижающих надежность работы, необходимость индивидуальной калибровки каждого фотодиода, а также низкая точность измерения скорости оседания эритроцитов, определяемая ограниченным числом фотодиодов, а также большое время анализа (60 мин).

Задачей предлагаемого изобретения является автоматизация рутинных лабораторных анализов скорости оседания эритроцитов, упрощение конструкции анализатора и сокращение времени анализа.

Технический результат - создание простого по конструкции, удобного в эксплуатации и надежного анализатора для экспрессного автоматического определения скорости оседания эритроцитов.

Технический результат достигается тем, что анализатор скорости оседания эритроцитов, содержащий стеклянную цилиндрическую пипетку, включающую рабочую часть, с пробой крови, расположенную вертикально между прокладками в штативе, фотоэлектрический блок с источником электромагнитного излучения и фотоприемником, расположенными друг против друга по диаметру пипетки в ее рабочей части, систему измерения и обработки сигнала фотоприемника, дополнительно содержит стойку с горизонтальной полкой, расположенной на фиксированной высоте от основания стойки, и имеющую по толщине сквозную прорезь, ширина которой больше диаметра пипетки, два упругих держателя, укрепленных на стойке под горизонтальной полкой один над другим с возможностью одновременного вертикального размещения пипетки в этих держателях и в прорези, при этом источник излучения и фотоприемник установлены на верхней поверхности горизонтальной полки с противоположных сторон прорези с возможностью размещения между ними рабочей части пипетки, фотоприемник выполнен в виде двух вентильных фотоэлементов, расположенных в вертикальной плоскости друг над другом, а система измерения и обработки сигнала фотоприемника дополнительно содержит два электронных усилителя, два вольтметра, дифференциальный усилитель, электронное запоминающее устройство, управляемое задающее устройство, компаратор и электронный счетчик времени, причем входы электронных усилителей подключены к выходам верхнего и нижнего фотоэлементов, а их выходы - к вольтметрам, при этом выход усилителя сигнала нижнего фотоэлемента подключен также к первому входу дифференциального усилителя и через тумблер - к электронному запоминающему устройству, выход которого подключен ко второму входу дифференциального усилителя и ко входу управляемого задающего устройства, при этом выходы дифференциального усилителя и управляемого задающего устройства подключены к компаратору, а выход последнего подключен к выключающему входу электронного счетчика времени.

Такая конструкция лишена каких-либо подвижных элементов и обеспечивает высокую скорость измерения за счет использования установленной экспериментальным путем зависимости между скоростью оседания эритроцитов и временем начала их оседания.

По сравнению с прототипом заявляемая конструкция анализатора имеет отличительную особенность в совокупности элементов, их конструктивном исполнении и взаимном расположении.

Схема анализатора скорости оседания эритроцитов изображена на фиг.1.

На фиг.2 показано пространственное расположение пипетки с пробой крови в стойке относительно фотоэлектрического блока.

На фиг. 3 показано размещение пипетки относительно фотоприемников перед началом анализа.

На фиг.4 показаны сигналы вентильных фотоэлементов в процессе установки пипетки.

На фиг.5 показана СОЭ-грамма крови.

Анализатор скорости оседания эритроцитов содержит стеклянную цилиндрическую капиллярную пипетку 1, включающую рабочую часть 2, с пробой крови 3 (фиг.1 и 2), установленную вертикально между резиновыми прокладками 4 в штативе 5, фотоэлектрический блок, состоящий из источника излучения 6 и фотоприемника 7, расположенных друг против друга по диаметру пипетки 1 в ее рабочей части 2, систему 8 измерения и обработки сигнала фотоприемника 7, стойку 9, снабженную горизонтальной полкой 10, расположенной на фиксированной высоте от основания 11 стойки 9, и имеющую по толщине сквозную прорезь 12, ширина которой больше диаметра пипетки 1. На стойке 9 (фиг.2) под горизонтальной полкой 10 укреплены два упругих держателя 13, 14 для одновременного вертикального размещения пипетки 1 в этих держателях и прорези 12. Источник излучения 6 и фотоприемник 7 установлены на верхней поверхности 15 горизонтальной полки 10 с противоположных сторон прорези 12 с возможностью размещения между источником 6 и фотоприемником 7 рабочей части 2 пипетки 1. Сам фотоприемник выполнен в виде двух вентильных фотоэлементов - верхнего 16 и нижнего 17, расположенных друг над другом (фиг.1 и 3). Система 8 (фиг.1) измерения и обработки сигнала фотоприемника 7 содержит два электронных усилителя 18 и 19, два вольтметра 20 и 21, тумблер 22, дифференциальный усилитель 23, электронное запоминающее устройство 24, компаратор 25, управляемое задающее устройство 26 и электронный счетчик времени 27 с кнопкой 28 для включения счета времени.

Входы электронных усилителей 18 и 19 подключены к выходам верхнего 16 и нижнего 17 фотоэлементов, а их выходы - к вольтметрам 20 и 21. Выход усилителя 19 сигнала нижнего 17 фотоэлемента подключен к первому входу дифференциального усилителя 23 и через тумблер 22 - к электронному запоминающему устройству 24, выход которого подключен ко второму входу дифференциального усилителя 23 и ко входу управляемого задающего устройства 26, а выходы дифференциального усилителя 23 и управляемого задающего устройства 26 подключены к компаратору 25, выход которого подключен к выключающему входу электронного счетчика времени 27.

В основу работы анализатора скорости оседания эритроцитов положена найденная экспериментальным путем зависимость между высотой h столбика плазмы (фиг. 5), образующегося в пипетке через 60 мин анализа h₆₀, который используется в качестве характеристики СОЭ, и временем начала оседания τ эритроцитов. Эта зависимость имеет вид:
h₆₀ = 150/τ = COЭ^τ, (1)
откуда
τ = 150/h₆₀ = 150/COЭ^τ, (2)
где COЭ^τ - скорость оседания эритроцитов, определяемая путем измерения τ.
Работа анализатора скорости оседания эритроцитов осуществляется следующим образом.

Пипетку 1 с пробой крови 3 устанавливают в штатив 5 между прокладками 4. Затем пипетку размещают в упругих держателях 13 и 14 вертикально так, что ее рабочая часть 2 (часть пипетки, расположенная между отметками 0 и 30 мм) входит в прорезь 12 горизонтальной полки 10, перемещают пипетку в вертикальном направлении ±Δl (фиг.3 и 4), наблюдают за показаниями вольтметров 20 и 21 до тех пор, пока сигнал U₁ электронного усилителя 18 (фиг.3) не станет максимальным (фиг. 4а), а сигнал U₂ электронного усилителя 19 (фиг.1) - минимальным (фиг. 4б). Включают в работу электронный счетчик времени 27 с помощью кнопки 28. После этого включают на 5-10 с тумблер 22 и посылают выходной сигнал усилителя 19 на вход запоминающего устройства 24, которое запоминает начальное значение сигнала U₂. С течением времени t (фиг.5) в пробе крови происходит агрегация эритроцитов, и образовавшиеся агрегаты начинают оседать. Так как в момент начала оседания τ фотопоток, поступающий от источника излучения 6 через столбик крови к фотоприемнику 17, начнет увеличиваться, то сигнал электронного усилителя 19 будет возрастать. Этот сигнал и сигнал U₃ с выхода запоминающего устройства 24 поступают на входы дифференциального усилителя 23, на выходе которого формируется сигнал U₄, пропорциональный разности U₃-U₂. Сигнал U₄ с выхода дифференциального усилителя 23 поступает в компаратор 25, где сравнивается с сигналом U₅, который поступает с выхода управляемого задающего устройства 26. Сигнал U₅ зависит от сигнала U₃, который определяется оптической плотностью крови, которая индивидуальна для каждого пациента. Как только сигнал U₄ становится меньше сигнала U₅, компаратор 25 вырабатывает сигнал условной "l", который останавливает подсчет времени электронным секундомером 26, и тем самым определяется интервал времени τ, отсчитанный с момента начала анализа до момента начала оседания эритроцитов.

Экспериментальные исследования описанного анализатора позволили получить следующие результаты (см. таблицу).

В исследованиях осуществлялось измерение СОЭ стандартным методом, т.е. измерение высоты столбика плазмы через 60 мин (графа 2), и путем измерения времени начала оседания эритроцитов с помощью описанного анализатора и последующего расчета по представленной выше формуле (1) (графа 3).

Как видно из таблицы, в интервале СОЭ (4-17) мм расхождения в показаниях, полученных стандартным методом и с помощью анализатора, не превосходят ±0.5 мм. В то же время скорость анализа СОЭ при использовании анализатора в 4 раза больше, чем при определении СОЭ стандартным методом, в чем можно убедиться, если вычислить время анализа (2), необходимое для установления нормального значения СОЭ для мужчин и женщин. Так, если СОЭ для женщин в норме составляет не более 15 мм, а для мужчин - не более 10 мм, то время начала оседания эритроцитов τ в соответствии с (2) для женщин в норме составит 10 мин, а для мужчин - 15 мин. При определении СОЭ стандартным методом время анализа составляет 60 мин. Когда имеются отклонения в сторону увеличения СОЭ (при патологиях), то время анализа τ еще уменьшается, т.е. скорость получения информации предлагаемым анализатором увеличивается.

Преимуществами предлагаемого технического решения являются:
- высокая скорость анализа;
- отсутствие подвижных элементов;
- простота конструкции;
- относительно невысокая стоимость.

Предлагаемое устройство может быть реализовано на базе стандартных фотоэлектрических элементов и электронных микросхем.

Устройство может найти широкое применение при рутинных клинических исследованиях в лабораториях поликлиник и больниц.

Изобретение относится к средствам для клинических лабораторных исследований, а именно к устройствам для определения скорости оседания эритроцитов. Анализатор содержит стеклянную цилиндрическую пипетку, включающую рабочую часть, с пробой крови, расположенную вертикально между прокладками в штативе, фотоэлектрический блок с источником электромагнитного излучения и фотоприемником, расположенными друг против друга по диаметру пипетки в ее рабочей части, систему измерения и обработки сигнала фотоприемника. Отличие анализатора состоит в том, что он дополнительно содержит стойку с горизонтальной полкой, расположенной на фиксированной высоте от основания стойки, и имеющую по толщине сквозную прорезь, ширина которой больше диаметра пипетки, два упругих держателя, укрепленных на стойке под горизонтальной полкой один над другим с возможностью одновременного вертикального размещения пипетки в этих держателях и в прорези, при этом источник излучения и фотоприемник установлены на верхней поверхности горизонтальной полки с противоположных сторон прорези с возможностью размещения между ними рабочей части пипетки. Фотоприемник выполнен в виде двух вентильных фотоэлементов, расположенных в вертикальной плоскости друг над другом, а система измерения и обработки сигнала фотоприемника дополнительно содержит два электронных усилителя, два вольтметра, дифференциальный усилитель, электронное запоминающее устройство, управляемое задающее устройство, компаратор и электронный счетчик времени, причем входы электронных усилителей подключены к выходам верхнего и нижнего фотоэлементов, а их выходы - к вольтметрам, при этом выход усилителя сигнала нижнего фотоэлемента подключен также к первому входу дифференциального усилителя и через тумблер - к электронному запоминающему устройству, выход которого подключен ко второму входу дифференциального усилителя и ко входу управляемого задающего устройства, при этом выходы дифференциального усилителя и управляемого задающего устройства подключены к компаратору, а выход последнего подключен к выключающему входу электронного счетчика времени. Технический результат заключается в повышении надежности экспресс-анализа СОЭ. 1 табл., 5 ил.

Анализатор скорости оседания эритроцитов, содержащий стеклянную цилиндрическую пипетку, включающую рабочую часть, с пробой крови, расположенную вертикально между прокладками в штативе, фотоэлектрический блок с источником электромагнитного излучения и фотоприемником, расположенными друг против друга по диаметру пипетки в ее рабочей части, систему измерения и обработки сигнала фотоприемника, отличающийся тем, что анализатор дополнительно содержит стойку с горизонтальной полкой, расположенной на фиксированной высоте от основания стойки, и имеющую по толщине сквозную прорезь, ширина которой больше диаметра пипетки, два упругих держателя, укрепленных на стойке под горизонтальной полкой один над другим с возможностью одновременного вертикального размещения пипетки в этих держателях и в прорези, при этом источник излучения и фотоприемник установлены на верхней поверхности горизонтальной полки с противоположных сторон прорези с возможностью размещения между ними рабочей части пипетки, фотоприемник выполнен в виде двух вентильных фотоэлементов, расположенных в вертикальной плоскости друг над другом, а система измерения и обработки сигнала фотоприемника дополнительно содержит два электронных усилителя, два вольтметра, дифференциальный усилитель, электронное запоминающее устройство, управляемое задающее устройство, компаратор и электронный счетчик времени, причем входы электронных усилителей подключены к выходам верхнего и нижнего фотоэлементов, а их выходы - к вольтметрам, при этом выход усилителя сигнала нижнего фотоэлемента подключен также к первому входу дифференциального усилителя и через тумблер - к электронному запоминающему устройству, выход которого подключен ко второму входу дифференциального усилителя и ко входу управляемого задающего устройства, при этом выходы дифференциального усилителя и управляемого задающего устройства подключены к компаратору, а выход последнего подключен к выключающему входу электронного счетчика времени.