Область техники
Изобретение относится к области анализирующих устройств. Более конкретно, изобретение относится к портативным устройствам, предназначенным для сканирования и анализа.
Уровень техники
Современные технологии обеспечивают создание медицинских приборов и аппаратов, имеющих улучшенные функциональные возможности. Сейчас для постановки правильного диагноза лечащий врач должен брать у пациента для анализа пробу крови или других жидкостей организма или продуктов его жизнедеятельности. Пациенту приходится ждать по меньшей мере несколько часов или даже несколько дней до получения результатов клинических анализов. Таким образом, не только увеличивается время лечения болезни и количество посещений клиники, но и может происходить нежелательное развитие болезни в результате задержки начала лечения. Например, если лечение пациента в состоянии инфаркта миокарда начинается в течение нескольких часов после проявления симптомов, возможные негативные последствия минимизируются и вероятность выживания пациента существенно повышается. Однако на практике, когда пациент доставляется в больницу, то драгоценное время уже бывает потеряно. Кроме того, время, которое требуется для взятия пробы, ее доставки в лабораторию и проведения анализа, представляет собой дальнейшую задержку начала необходимого лечения. В результате значительно возрастает угроза жизни пациента.
С другой стороны, наряду с развитием аналитической аппаратуры, широко применяются бумажные индикаторные полоски для анализа мочи и для иммуноанализа. Имеются многочисленные индикаторные бумажные продукты для скрининговых маркеров раковых заболеваний, инфекционных болезней, наркотиков, лекарственных средств, сердечно-сосудистых заболеваний и для применений в ветеринарии. Однако в настоящее время имеется только несколько устройств, которые могут измерить количественные характеристики для индикаторной бумаги, обычно показания индикаторных полосок измеряются "на глазок". Пока осуществляется только качественный анализ, а количественный анализ не получил еще широкого распространения из-за невысокого качества количественных оценок, громоздкости и высокой стоимости аппаратуры, появившейся в последние годы на рынке. Понятие "количественный анализ" для результатов тестирования в основном ограничивается величиной погрешности измерения определенных концентраций указанной аппаратурой. Чем больше погрешность результатов тестирования, тем выше коэффициент дисперсии. Здесь критерии определяют практическую разницу между "полуколичественным анализом" и "количественным анализом". Уменьшение размеров аппаратуры также является решающим фактором для проведения тестирования на месте, например у постели больного, в автомобиле скорой помощи, при проведении тестирования в доме пациента, или в полевых госпиталях, или для ветеринарных применений в полевых условиях.
Подводя итог вышесказанному, можно сказать, что существующие способы клинического анализа проб имеют по меньшей мере следующие недостатки. Прежде всего время между взятием проб у пациента и получением подтвержденного результата анализов слишком велико, в результате чего задержка начала лечения может неблагоприятно сказываться на его результатах. Кроме того, существующие бумажные индикаторы обеспечивают получение только качественного результата анализа, который является субъективным. И большая часть существующих аппаратов, которые обеспечивают оперативный анализ, могут предложить получение только полуколичественных результатов, которые не дают достаточной надежности для принятия лечащим врачом решений по проведению лечебных мероприятий. Также и размеры существующих аппаратов не обеспечивают возможности проведения анализов на месте.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Соответственно, предлагается портативный сканирующий анализатор, неотъемлемой частью которого является оптический модуль с комбинированной сканирующей головкой для сканирования тестируемого образца. Конструкция всего устройства имеет минимальные размеры так, что его можно легко переносить. В переносном варианте общая масса устройства может быть не более двухсот граммов. В результате такое устройство может обеспечивать быструю диагностику в различных ситуациях, и поэтому пациент может своевременно получать необходимую врачебную помощь непосредственно на месте независимо от того, где он находится.
Кроме того, предлагаемый в изобретении портативный сканирующий анализатор обеспечивает выполнение совместно быстрого тестирования на месте и анализа результатов тестирования с помощью вычислительного модуля, обеспечивающего точную и объективную диагностику.
Далее, в предлагаемом в изобретении портативном сканирующем анализаторе может использоваться индикаторная бумага в сочетании с устройством для проведения количественного анализа. Сканирующая головка, предназначенная для сканирования индикаторной бумаги, протягивается шаговым электродвигателем вдоль бумаги со скоростью 1 миллиметр за 0,4 миллисекунды, при этом при выполнении операции сканирования оптические сигналы считываются последовательно с заданными интервалами. В этом случае не только обеспечивается быстрое и качественное тестирование, но может быть в полной мере использована простота применения индикаторной бумаги.
Поэтому предлагаемое в изобретении портативное сканирующее анализирующее устройство может быть использовано для проведения любого скрининга и тестирования в автомобиле скорой помощи, у постели пациента, в домашних условиях, в полевых госпиталях, на сельскохозяйственных фермах или в других экстренных ситуациях. Далее, результаты тестирования анализируются, и диагноз передается в клинику. В результате подготовительный период перед началом лечения может быть сокращен для обеспечения своевременного проведения необходимых лечебных мероприятий. После того как произойдет реакция взятой пробы с индикаторной бумагой, осуществляется сканирование бумаги с помощью сканирующего устройства сканирующего анализатора, и формируется соответствующий сигнал тестирования. Для того чтобы получить необходимую чувствительность и воспроизводимость результатов, оптический сигнал при выполнении сканирования анализируемого образца с помощью шагового двигателя измеряется последовательно через каждые 0,04 миллиметра вдоль заданной зоны индикаторной бумаги. И все оптические сигналы, полученные таким образом, суммируются для получения полного сигнала тестирования. Далее, при выполнении сканирования сканирующее устройство посылает сигнал тестирования в усилитель. После усиления сигнала тестирования он поступает в аналогово-цифровой преобразователь, и после него сигнал уже в цифровой форме поступает в вычислительный модуль для получения объективного результата тестирования. Вычислительный модуль дополнительно соединен с контроллером, который управляет задающим устройством, используемым при активизации сканера для выполнения сканирования.
В анализаторе, предлагаемом в изобретении, также используется вычислительный алгоритм, позволяющий минимизировать шумы для ослабления фоновых сигналов, особенно при одновременном выполнении анализов нескольких материалов. Было найдено, что для улучшения отношения сигнал/шум результатов анализов нескольких материалов целесообразно проводить соответствующую обработку упомянутых оптических сигналов, чтобы получить низкий уровень отношения сигнал/шум сигналов тестирования. Чувствительность и воспроизводимость результатов могут быть дополнительно улучшены за счет повторения сканирований индикаторной бумаги для накопления сигналов и их последующего статистического усреднения для уменьшения влияния случайных ошибок.
Необходимо понимать, что и вышеприведенное общее описание и подробное описание, приведенное ниже, являются иллюстративными примерами и предназначены для пояснения изобретения, объем которого определяется прилагаемой формулой.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Прилагаемые чертежи приводятся для обеспечения лучшего понимания изобретения и являются неотъемлемой частью настоящего описания. Чертежи иллюстрируют варианты осуществления изобретения и вместе с описанием предназначены для пояснения принципов изобретения и демонстрации его практической применимости.
Фигура 1 - блок-схема, на которой в общем виде представлены различные компоненты предлагаемого в изобретении портативного сканирующего анализирующего устройства.
Фигура 2 - временная диаграмма работы для описанного иллюстративного примера предлагаемого в изобретении портативного сканирующего анализирующего устройства.
Фигуры 3а и 3b - калибровочные графики скрининговых маркеров на рак простаты, а именно общего простатического специфического антигена и С-реактивного белка (ЦРБ), измеренные с помощью портативного сканирующего анализирующего устройства.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Портативное сканирующее анализирующее устройство, выполненное в соответствии с настоящим изобретением, может быть приспособлено для выполнения тестирования по месту лечения в различных специфических и экстренных ситуациях или для ежедневного самостоятельного тестирования благодаря его компактности и простоте выполнения процедуры.
В таблице 1 приведены обобщенные данные по стабильности измерений за четыре месяца испытаний устройства, выполненного в соответствии с изобретением.
Для проведения сканирования и анализа анализируемый образец, содержащий по меньшей мере один или несколько препаратов или веществ, которые должны анализироваться, помещается на индикаторную бумагу. Затем индикаторная бумага вставляется или устанавливается иным способом в сканирующее анализирующее устройство, в состав которого входит оптический модуль. Далее даются ссылки на фигуру 1, на которой представлена блок-схема, иллюстрирующая в общем виде различные компоненты предлагаемого в изобретении портативного сканирующего анализирующего устройства. После реакции анализируемой пробы с индикаторной бумагой она устанавливается на опорную площадку 101 с помощью лотка или через прорезь для индикаторной бумаги. Сканирующее устройство 110, в котором устанавливается сканируемый образец, содержит оптический модуль и шаговый электродвигатель, которые обеспечивают сканирование индикаторной бумаги и получение соответствующего сигнала 16 тестирования.
Сканирующее анализирующее устройство 100, которое активизируется задающим устройством 130, осуществляет сканирование индикаторной бумаги и формирует сигнал 16 тестирования, получаемый при сканировании. В процессе сканирования сканирующее устройство 110 устройства 100 посылает сформированный измеряемый сигнал в усилитель 120. Сигнал 16 тестирования усиливается и поступает в аналогово-цифровой преобразователь 140. В нем осуществляется преобразование сигнала 16 тестирования из аналоговой формы в цифровую. Далее, сигнал 16 тестирования в цифровой форме подается на вход вычислительного модуля 170 для получения объективного результата анализа.
Вычислительный модуль 170 может вырабатывать управляющий сигнал 12 после получения команды от пользователя или в результате наступления определенного события (например, формирования сигнала при введении индикаторной бумаги). Вычислительный модуль 170 через устройство 150 последовательного интерфейса соединен с контроллером 160, который в ответ на управляющий сигнал 12 формирует и посылает в задающее устройство 130 сигнал запуска 14 для активизации сканирующего устройства 110 для выполнения сканирования. Устройство 150 интерфейса может быть, например, устройством, выполненным по стандарту RS-232, или другим устройством, выполняющим аналогичную функцию.
В портативном сканирующем анализирующем устройстве в качестве источника энергии, обеспечивающего его работу, может использоваться аккумулятор. Кроме того, в экстренных ситуациях могут использоваться и другие источники электроэнергии.
В сканирующем устройстве 110 используется комбинированная сканирующая головка, содержащая светодиодную матрицу источника света и волоконно-оптическую фотодиодную матрицу датчика. В данном случае используется светодиодная матрица для обеспечения светового потока высокой интенсивности. Далее, в качестве источников света можно использовать матрицы миниатюрных красных, желто-зеленых, голубых и белых светодиодов. Кроме того, использование технологии окрашивания антител, при котором каждое окрашенное антитело является специфическим для элементов или веществ, анализ которых должен проводиться, позволяет при выборе соответствующего цвета источника света осуществлять одновременное тестирование нескольких материалов. Или же наоборот, может обеспечиваться необходимая чувствительность и воспроизводимость результатов количественного анализа путем повторения циклов сканирования одного образца для определения и анализа нескольких материалов. В датчике предлагаемого в изобретении сканирующего анализирующего устройства используется волоконно-оптическая фотодиодная матрица для повышения отношения сигнал/шум, то есть для повышения чувствительности путем ограничения шумов рассеянного светового излучения и темнового тока источника света.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения светодиодная матрица источника света и оптико-волоконная фотодиодная матрица датчика сканирующего анализатора могут быть размещены под углом 90 градусов друг к другу в рефлектометрическом сканирующем устройстве, которое используется в ряде применений, или под углом 45 градусов, который используется в некоторых приложениях для измерений флюоресцентного излучения.
На фигуре 2 представлена временная диаграмма работы одного из вариантов комбинированной сканирующей головки. В случае, если частота равна 1,0 МГц, время выборки (ts) уменьшается до примерно 10-9 секунды. Поэтому разрешающая способность для источника света предлагаемого в изобретении устройства может достигать примерно 600 точек/дюйм и матрица источника света имеет ширину 5,42 см. Фотодиодный датчик, имеющий, например, от 1000 до 2000 оптических волокон, обеспечивающих прием света, отраженного от анализируемой поверхности, имел низкий уровень темнового тока, который требует только 10-9 секунды времени выхода в состояние готовности и времени выборки. В другом варианте осуществления изобретения устройство имеет 1280 оптических волокон.
Светодиодный источник света и оптико-волоконный фотодиодный датчик предлагаемого в изобретении сканирующего анализирующего устройства представляют собой матрицы, что позволяет ослабить негативное влияние на работу устройства источников и датчиков, реализованных только на нескольких светодиодах и фотодиодах соответственно. Поэтому прием сигнала в этом оптическом модуле является довольно устойчивым. Разрешающая способность предлагаемой в изобретении комбинированной сканирующей головки может достигать 600 точек/дюйм, и это разрешение намного выше, чем в обычно используемых головках.
Ясно, что применение предлагаемого в изобретении портативного сканирующего анализирующего устройства не ограничивается применением комбинированной сканирующей головки с вышеуказанными характеристиками. Устройство может быть модифицировано, и могут быть введены другие компоненты в зависимости от типа анализируемых образцов, мест проведения анализа, временных параметров проведения тестирования и от параметров анализа.
Соответственно, объединение светодиодной матрицы источника света и оптиковолоконной фотодиодной матрицы датчика в комбинированной сканирующей головке позволяет минимизировать размеры устройства. Различные варианты исполнения устройства могут быть предложены для различных ситуаций и различных пользователей, например настольный анализатор, анализатор с сенсорным экраном и облегченный переносной анализатор.
Сканирующее устройство и контроллер соединены с задающим устройством, в состав которого входит по меньшей мере центральный блок обработки с управляющей программой. После того как получен сигнал запуска, задающее устройство активизирует сканирующее устройство, и комбинированная сканирующая головка устройства осуществляет сканирование индикаторной бумаги в полосе шириной 5,42 см. Матричный светодиодный источник света и матричный оптико-волоконный фотодиодный датчик комбинированной сканирующей головки позволяют осуществлять сканирование по столбцам или по строкам в зависимости от настройки сканирующего устройства, что обеспечивается матричной структурой его компонентов. Способ сканирования может быть видоизменен в зависимости от структуры индикаторной полоски, количества анализируемых образцов и т.п., например поблочное сканирование или сканирование по зонам.
Поскольку в предлагаемом в изобретении устройстве считывание индикаторной бумаги осуществляется с помощью сканирования, возможно существенное расширение эффективной зоны бумаги, которая может быть использована для проведения анализа. В известных устройствах только ограниченная зона индикаторной полоски используется для анализа, поскольку считывание может осуществляться только для фиксированного положения полоски индикаторной бумаги. Или свет, отраженный всей анализируемой зоной, собирается затем вместе, и при этом изображение сжимается или растягивается оптической системой для того, чтобы соответствовать зоне работы прибора с зарядовой связью, используемого в качестве датчика. Обычно при этом происходит значительная потеря разрешающей способности при использовании любого способа обработки изображения. Поэтому при использовании предлагаемого в изобретении сканирующего анализатора эффективная область бумажной индикаторной полоски может быть разделена на зоны в зависимости от типов материалов, которые должны анализироваться. Например, если для обнаружения сигнала для одного типа материала достаточна узкая зона, имеющая ширину 1 мм, то ширина индикаторной полоски достаточна для того, чтобы на нее можно было наносить несколько материалов с веществами, которые необходимо обнаруживать. Необходимо заметить, что биологические образцы всегда имеют переменную фоновую окраску в направлении обработки бумажной индикаторной полоски. Устранение колебаний линий нулевой отметки для улучшения воспроизводимости результатов, особенно при проведении анализа нескольких материалов, требует использования соответствующих программ. Далее, для проведения количественного анализа нескольких материалов в одном образце достаточно выполнить одно тестирование с использованием нескольких циклов сканирования. Сканирующее устройство предлагаемого в изобретении устройства активизируется с помощью программного обеспечения. После этого комбинированная сканирующая головка осуществляет построчное сканирование по всей ширине индикаторной бумаги. Быстрый анализ образцов с использованием сканирования значительно улучшает эффективность и производительность устройства.
Далее, предлагаемое в изобретении сканирующее анализирующее устройство может содержать шаговый электродвигатель, например шаговый двигатель, который запускается соответствующей управляющей программой, находящейся в центральном блоке обработки задающего устройства, для перемещения оптического модуля или бумажной индикаторной полоски. Бумажная индикаторная полоска располагается в соответствующей зоне сканирующего устройства, и ее сканирование осуществляется с помощью комбинированной сканирующей головки.
Целесообразно использовать портативное сканирующее анализирующее устройство для сканирования индикаторной бумагой с селективной окраской антител или антигенов так, что обеспечивается повышение чувствительности и воспроизводимости результатов анализа. В такой технологии используется селективное нанесение реактивного красящего вещества, при котором осуществляется ковалентное связывание антигенов или антител с одним из реактивных красящих веществ, используемых в текстильной промышленности. Такая технология подробно описывается в ряде заявок на изобретения во многих странах, и в этой связи можно сослаться на патенты КНР №164331 и 146372.
Для анализа различных материалов, которые могут быть окрашены в различные цвета, в том числе с использованием флюоресцентных красок, могут использоваться различные технологии окраски в сочетании с источником света предлагаемого в изобретении устройства. Устройство может использоваться в клиниках для проведения анализа нескольких материалов. Окрашивая различные вещества разными цветами, можно разделить несколько веществ в анализируемом образце, и анализ может проводиться в одном тестировании с использованием нескольких циклов сканирования по всей ширине бумажной индикаторной полоски для точного обнаружения различных материалов, которые должны анализироваться.
В принципе, когда для окрашивания всех антител используется одно красящее вещество и если отношение концентраций материалов, которые должны анализироваться, превышает величину 106 в одном анализируемом образце, то обнаружение всех веществ в одном цикле анализа становится проблематичным. Это связано с тем, что, если чувствительность сканирующего анализатора установлена для обнаружения материала с низкой концентрацией, то обнаружение изменений концентрации материала с высокой концентрацией становится затруднительным, и наоборот. Поэтому предлагаемое в изобретении устройство пригодно для анализируемых образцов, содержащих несколько анализируемых материалов с большой разницей концентраций. Если вышеуказанное реактивное красящее вещество используется для селективной окраски анализируемых материалов, то устройство может обеспечивать достаточную чувствительность для разных типов анализируемых материалов. В соответствии с изобретением использование техники окрашивания материалов бумажной индикаторной полоски позволяет проводить анализ образца, содержащего несколько анализируемых материалов с большой разницей концентраций в процессе всего лишь одного тестирования. Кроме того, линейный диапазон количественного анализа более широкий. Таким образом, получаемые результаты количественного анализа более надежны, так что устраняются недостатки известных анализаторов.
Например, концентрация С-реактивного белка в пробе крови пациента с циститом, раком простаты или гипертрофией простаты имеет порядок нескольких мг/мл, в то время как порядок концентрации простатического специфического антигена (t-PSA) составляет 10-9 г/мл (нанограмм/мл). Отношение концентраций составляет примерно 10. На фигурах 3а и 3b представлены калибровочные графики маркеров для скрининга на рак простаты, а именно общего простатического специфического антигена и С-реактивного белка (ЦРБ), измеренные с помощью портативного сканирующего анализирующего устройства. Поскольку концентрация ЦБР в анализируемом образце очень высокая, то при использовании коллоидного золота для окраски антигена t-PSA в пурпурный цвет для ЦБР получается очень темный пурпурный цвет. Таким образом, затрудняется обнаружение изменений цвета при анализе ЦБР и t-PSA на одной бумажной индикаторной полоске. При использовании одного и того же цвета для выделения антител окраска материалов, имеющих высокую и низкую концентрацию, недостаточна для того, чтобы обеспечить обнаружение обоих анализируемых материалов. Однако, если ЦБР окрашивается красящим веществом, которое менее чувствительно к источнику света, a t-PSA окрашивается коллоидным золотом, то могут быть получены количественные оценки концентраций ЦБР и t-PSA в процессе одного тестирования с использованием нескольких циклов сканирования. Может обеспечиваться тестирование по месту лечения, и в результате пациенту может быть немедленно назначено необходимое лечение.
Кроме того, поскольку эффективная область сканирования в данном случае достаточно широка, то при необходимости может осуществляться одновременное сканирование десяти или даже более анализируемых материалов, содержащихся в одном образце (например, обнаружение различных индикаторов инфекции гепатита В на одной бумажной индикаторной полоске) с последующим выполнением количественного анализа.
По сравнению с известными устройствами источник света и датчик предлагаемого в изобретении устройства объединены конструктивно в одном узле, оптическом модуле сканирующего устройства 110. В результате не только уменьшаются размеры и вес устройства, но и становятся короче время выборки и выхода в состояние готовности. Поэтому сигналы более устойчивы, чем в устройствах, в которых источник света и датчик не объединены конструктивно в одном узле. Поэтому предлагаемое в изобретении устройство в большинстве случаев будет более пригодно для проведения анализов по месту лечения, чем известные устройства.
По сравнению с известными устройствами программа обработки колебаний линий нулевой отметки для оптических сигналов при тестировании нескольких анализируемых материалов может существенно ослабить шумы и обеспечить получение сигналов с более высоким отношением сигнал/шум для предлагаемого в изобретении устройства, в то время как аппаратура, в которой используются приборы с зарядовой связью, не обеспечивает необходимой компенсации.
В отличие от известных устройств датчик оптического модуля состоит из волоконно-оптического элемента, который не только позволяет исключить темновой ток, обусловленный тепловыми шумами, но также обеспечивает минимизацию принимаемого рассеянного света от светодиодного источника, в результате чего существенно улучшается отношение сигнал/шум без необходимости использования сложных технических устройств с монохроматическими системами и уменьшается вес устройства.
По сравнению с известными устройствами в предлагаемом в изобретении портативном сканирующем анализирующем устройстве используется эффективный миниатюрный шаговый электродвигатель в сканирующем устройстве 110, который включается и обеспечивает последующее сканирование при поступлении сигнала запуска 14 в задающее устройство 130 в соответствии с управляющим сигналом 12, вырабатываемым вычислительным модулем 170. Оптические сигналы обрабатываются раздельно и суммируются для статистического получения высокой чувствительности, в то время как ни в одном из известных устройств такой способ не используется.
Из-за неровной пористой поверхности индикаторной бумаги единичное измерение, как правило, не позволяет получить правильный результат. В системах анализа известных устройств редко используется алгоритм повторения циклов сканирования бумажной индикаторной полоски для улучшения воспроизводимости результатов с помощью статистической обработки результатов. В сканирующих анализаторах после применения указанного алгоритма влияние системы на результаты может быть уменьшено с примерно 20% до 7-10% соответственно.
В предлагаемом в изобретении устройстве устраняется ряд вышеуказанных недостатков известной технологии обнаружения и анализа проб. Оно делает выполнение анализа более простым, удобным и надежным, в результате чего оно пригодно для использования в отделениях интенсивной терапии, при проведении анализа в домашних условиях, в отделениях и автомобилях скорой медицинской помощи, в клиниках, при проведении скринингов на наркотики, на сельскохозяйственных фермах и в других применениях. После того как проба получена у пациента и она прореагировала с индикаторной бумагой, результат анализа может быть получен без задержки, сразу же после помещения индикаторной бумаги в устройство. Таким образом, пациенту может быть оказана быстрая медицинская помощь. В некоторых случаях, особенно при сердечно-сосудистых заболеваниях и при некоторых инфекционных болезнях, быстрое получение результатов анализа может быть даже более важным для предотвращения дальнейшего ухудшения ситуации, чем само оказание пациенту необходимой медицинской помощи. При скрининге на наркотики предлагаемый в изобретении сканирующий анализатор может использоваться для немедленного получения количественных результатов анализа на месте, в результате чего снижается значимость проблем, связанных с сохранением и возможностью загрязнения взятых проб.
Предлагаемое устройство может применяться при тестировании на рак простаты, инфаркт миокарда, болезнь Кавасаки, злоупотребление наркотиками и для обнаружения на месте использования наркотиков и запрещенных препаратов. Оно также может применяться при разделении и обнаружении видов гепатита, при мониторинге лекарственных средств, обнаружении венерических заболеваний и беременности.
Предлагаемое портативное сканирующее анализирующее устройство является достаточно компактным устройством, что позволяет быстро доставлять его в различных ситуациях к месту проведения анализа для обеспечения своевременного оказания медицинской помощи.
Далее, такое устройство обеспечивает на месте обнаружение и быстрое получение результатов анализа с помощью вычислительного модуля устройства, что позволяет поставить точный и объективный диагноз.
Кроме того, устройство обеспечивает выполнение количественного анализа для соответствующей бумажной индикаторной полоски. Устройство отличается простотой проведения анализа, и, кроме того, оно также облегчает проведение иммуноанализа и других тестов, в которых имеются цветные изображения анализируемых образцов.
Однако предлагаемое портативное сканирующее анализирующее устройство не ограничивается применением только совместно с вышеуказанной техникой окрашивания образцов. На самом деле, предлагаемое устройство, обеспечивающее анализ различных типов образцов для тестирования в различных ситуациях и условиях с использованием различных параметров тестирования, совместимо с традиционно используемыми или ожидаемыми способами и устройствами для модификации характеристик цветного изображения бумажной индикаторной полоски или для улучшения качества обнаружения.
Специалистам в данном области ясно, что могут быть сделаны различные модификации и изменения предлагаемого в изобретении устройства, не выходящие за его объем, определяемый нижеприведенной формулой изобретения.
Изобретение относится к области анализирующих устройств, предназначенных для сканирования индикаторной бумаги с образцом для тестирования. В портативном устройстве для сканирования и анализа для выполнения сканирования используется комбинированная сканирующая головка. Комбинированная сканирующая головка содержит светодиодную матрицу источника света и фотодиодную матрицу датчик, которые размещены под углом 90 или 45 градусов друг к другу. После того как закончится реакция взятой пробы с индикаторной бумагой, осуществляется сканирование бумаги с помощью сканирующего устройства для получения оптических сигналов с переменными интервалами вдоль траектории сканирования для формирования соответствующего сигнала тестирования. Затем выходной сигнал сканирующего устройства поступает в усилитель. Далее усиленные сигналы тестирования поступают в аналогово-цифровой преобразователь, где они преобразуются в цифровую форму и направляются в вычислительный модуль для обработки и анализа, в результате которой формируется объективный результат анализа. Вычислительный модуль соединен с контроллером, который управляет задающим устройством, управляющим сканирующим устройством для выполнения сканирования индикаторной бумаги. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.
1. Портативное сканирующее и анализирующее устройство, предназначенное для сканирования индикаторной бумаги с образцом для тестирования, содержащее:
сканирующее устройство для сканирования индикаторной бумаги и формирования выходного сигнала, соответствующего образцу для тестирования, содержащее комбинированную сборную сканирующую головку, состоящую по меньшей мере из одной светодиодной матрицы источника света и по меньшей мере из одной фотодиодной матрицы датчика, причем светодиодная матрица источника света излучает свет на индикаторную бумагу и индикаторная бумага отражает свет на фотодиодную матрицу датчика, при этом светодиодная матрица источника света и фотодиодная матрица датчика размещены под углом 90 или 45° друг к другу;
вычислительный модуль, соединенный со сканирующим устройством для приема и анализа сигнала тестирования, который принимает вводимые команды и вырабатывает соответствующие управляющие сигналы;
контроллер, соединенный с вычислительным модулем, вырабатывающий сигнал запуска в соответствии с полученным управляющим сигналом; и задающее устройство, соединенное с контроллером и со сканирующим устройством, которое получает сигнал запуска и соответственно осуществляет управление блоком обработки для выполнения сканирования индикаторной бумаги.
2. Устройство по п.1, в котором сканирующее устройство содержит оптический модуль, состоящий из светодиодной матрицы источника света и фотодиодной матрицы датчика, шаговый электродвигатель и лоток для индикаторной бумаги, предназначенный для ее удерживания.
3. Устройство по п.2, в котором вычислительный модуль осуществляет обработку колебаний линий нулевой отметки, суммирование сигналов тестирования и управление циклическими перемещениями оптического модуля над поверхностью индикаторной бумаги.
4. Устройство по п.1, которое дополнительно содержит усилитель сигнала, соединенный со сканирующим устройством для усиления сигнала тестирования.
5. Устройство по п.3, которое дополнительно содержит аналогово-цифровой преобразователь, соединенный с усилителем сигналов, для получения усиленного сигнала тестирования, который преобразует усиленный сигнал тестирования в цифровой сигнал, который передается в вычислительный модуль.
6. Устройство по п.1, которое дополнительно содержит устройство последовательного интерфейса, установленное между вычислительным модулем и контроллером для обеспечения передачи управляющих сигналов между вычислительным модулем и контроллером.
7. Устройство по п.6, в котором интерфейс представляет собой стандартный интерфейс RS-232.
8. Устройство по п.1, в котором анализируемый образец содержит пробу крови.
9. Устройство по п.1, в котором анализируемый образец содержит жидкость, взятую из организма.
10. Сканирующее и анализирующее устройство, предназначенное для сканирования индикаторной бумаги с образцом для тестирования, содержащее:
сканирующее устройство для сканирования индикаторной бумаги и вывода сигнала тестирования в соответствии с результатами тестирования образца для тестирования, содержащее комбинированную сборную сканирующую головку, состоящую по меньшей мере из одной светодиодной матрицы источника света и по меньшей мере из одной фотодиодной матрицы датчика, светодиодная матрица источника света излучает свет на индикаторную бумагу и индикаторная бумага отражает свет на фотодиодную матрицу датчика, при этом светодиодная матрица источника света и фотодиодная матрица датчика размещены под углом 90 или 45° друг к другу;
усилитель сигнала, соединенный со сканирующим устройством, который принимает сигнал тестирования, усиливает его и формирует выходной сигнал тестирования;
аналогово-цифровой преобразователь, соединенный с усилителем сигналов, который преобразует усиленный сигнал тестирования в цифровую форму и формирует цифровой выходной сигнал;
вычислительный модуль, соединенный с аналогово-цифровым преобразователем, который принимает и обрабатывает цифровые сигналы и формирует управляющий сигнал после получения команды;
контроллер, соединенный с вычислительным модулем, который принимает управляющий сигнал и формирует соответствующий сигнал запуска;
устройство интерфейса, размещенное между вычислительным модулем и контроллером для обеспечения передачи управляющих сигналов между вычислительным модулем и контроллером; и
задающее устройство, соединенное с контроллером и со сканирующим устройством, которое осуществляет управление сканирующим устройством для выполнения сканирования индикаторной бумаги в соответствии с сигналом запуска.
11. Устройство по п.10, в котором интерфейс представляет собой стандартный интерфейс RS-232.
12. Устройство по п.10, в котором анализируемый образец содержит пробу крови.
13. Устройство по п.10, в котором анализируемый образец содержит жидкость, взятую из организма.
14. Устройство по п.10, в котором сканирующее устройство содержит оптический модуль, состоящий из светодиодной матрицы источника света и фотодиодной матрицы датчика, шаговый электродвигатель и лоток для индикаторной бумаги, предназначенный для ее удерживания.
15. Устройство по п.14, в котором вычислительный модуль осуществляет обработку колебаний линий нулевой отметки, суммирование сигналов тестирования и управление циклическими перемещениями оптического модуля над поверхностью индикаторной бумаги.
| Способ и приспособление для нагревания хлебопекарных камер | 1923 |
|
SU2003A1 |
| Способ извлечения бензольных углеводородов из коксового газа | 1989 |
|
SU1616969A1 |
| СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИММУНОХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА | 2001 |
|
RU2217755C2 |
