ОПТИЧЕСКИЙ КАРТРИДЖ Российский патент 2013 года по МПК G01N21/03 

Настоящее изобретение относится к определению количественного содержания анализируемого вещества в физиологической жидкости, например концентрации гемоглобина в крови. Точнее, изобретение относится к приборам для подготовки к определению количественного содержания анализируемого вещества в физиологической жидкости оптическими способами, например спектрофотометрическим способом.

Во многих случаях для определения концентрации анализируемого вещества в физиологической жидкости, например капиллярной крови, ею смачивают специальную тест-полоску. Такие тест-полоски могут анализироваться на измерительном устройстве путем измерения их электрических свойств, например электропроводности, а при проведении анализа фотометрическим методом - путем измерения отражения и/или пропускания света.

В оптических системах тест-полоску смачивают смесью реагентов, включая хромогены. В результате взаимодействия анализируемого вещества, содержащегося в пробе физиологической жидкости, которой смачивается для измерения тест-полоска с соответствующими реагентами, нанесенными на тест-полоску ранее, происходит изменение показателей отражения или пропускания света в измерительной зоне тест-полоски и по этому изменению можно определить концентрацию анализируемого вещества во взятой для проведения анализа пробе.

В качестве примера устройства, предназначенного для контроля концентрации анализируемых веществ в физиологических жидкостях, в частности содержания глюкозы в крови, можно назвать устройство, предложенное в патенте US 4935346. Предложенный в этом патенте способ анализа основан на измерении отражения света от поверхности инертной пористой матрицы, пропитанной реагентом, при взаимодействии которого с содержащимся в крови анализируемым веществом образуется поглощающее свет вещество.

Большинство известных в настоящее время устройств имеют либо одну камеру, заполняемую пробой анализируемой жидкости напрямую или через специальный канал, или мембрану для измерений, в которой находятся все необходимые реагенты, соответствующим образом меняющие оптические характеристики пробы анализируемой жидкости.

Так, например, в патенте US 5268146 предложена панель для качественного анализа пробы и определения наличия в ней определенного анализируемого вещества, которая содержит все реагенты и элементы, необходимые для визуального определения наличия или отсутствия в пробе определенного анализируемого вещества.

Наиболее близким по решаемой задаче и технической сущности является изобретение, описанное в патенте US 5674457. В изобретении предлагается капиллярная микрокювета, содержащая корпусной элемент, который имеет зону измерения в виде полости, расположенной между двумя параллельными внутренними поверхностями. В корпусном элементе расположен канал с входным и выходным отверстием. Канал расположен по периферии зоны измерения и имеет более высокую капиллярную силу, чем зона измерения. Недостатком предложенного решения является то, что реагент, необходимый для проведения анализа, находится непосредственно в зоне измерения. В результате возможно неполное растворение реагента в зоне измерения. Оставшиеся нерастворенные частицы реагента представляют собой отдельные микрозоны оптических неоднородностей, влияние которых учесть при измерениях затруднительно.

Задачей предложенного изобретения является создание оптического картриджа, который позволяет получить в зоне оптического измерения оптически однородное вещество, что гарантирует должное выполнение анализа и получение пользователем точного и надежного результата.

Поставленная задача решается тем, что оптический картридж, содержит корпус из оптически прозрачного материала. Корпус имеет внутреннюю полость. Один торец корпуса снабжен входным отверстием во внутреннюю полость корпуса. Внутренняя полость корпуса разделена на сообщающиеся между собой входную зону и оптическую зону. Высота поперечного сечения внутренней полости в оптической зоне меньше высоты поперечного сечения внутренней полости во входной зоне. Высоты внутренней полости в оптической и входной зонах выбираются из условия возникновения капиллярного эффекта. Во входной зоне внутренней полости установлена, по меньшей мере, одна вставка из пористого материала с реагентом. Корпус имеет, по меньшей мере, одно отверстие для сообщения оптической зоны внутренней полости с внешней средой.

В частном случае торец корпуса оптического картриджа с входным отверстием снабжен выступом.

В частном случае корпус оптического картриджа дополнительно снабжен отверстием для введения биопробы во входную зону внутренней полости.

В частном случае во входной зоне внутренней полости установлены две вставки пористого материала с реагентом. Вставки могут быть разделены между собой вставкой из пористого материала без реагента.

В частном случае наружная поверхность корпуса оптического картриджа за пределами внутренней полости снабжена рифлением.

В дальнейшем изобретение иллюстрируется подробным описанием конкретных, но не ограничивающих настоящее изобретение, примеров его выполнения и чертежами, на которых:

на фиг.1 - изображен вид сверху варианта исполнения оптического картриджа;

на фиг.2 - изображен вариант исполнения оптического картриджа в разрезе;

на фиг.3 - изображен вид сверху варианта исполнения оптического картриджа с двумя вставками из пористого материала с реагентом, разделенными одной вставкой без реагента;

на фиг.4 - изображен вариант исполнения оптического картриджа с двумя вставками из пористого материала с реагентом, разделенными одной вставкой без реагента в разрезе;

на фиг.5 - изображен вид сверху варианта исполнения оптического картриджа с отверстием для введения биопробы с двумя вставками из пористого материала с реагентом, разделенными одной вставкой без реагента;

на фиг.6 - изображен вариант исполнения оптического картриджа с отверстием для введения биопробы в разрезе с двумя вставками из пористого материала с реагентом, разделенными одной вставкой без реагента в разрезе;

на фиг.7 - изображен вид сверху варианта исполнения оптического картриджа с прямоугольным отверстием для сообщения оптической зоны внутренней полости с внешней средой;

на фиг.8 - изображен вариант исполнения оптического картриджа с прямоугольным отверстием для сообщения оптической зоны внутренней полости с внешней средой.

Заявляемый оптический картридж, как показано на фиг.1 и фиг.2, содержит корпус 1 из оптически прозрачного материала. Один торец корпуса 1 снабжен входным отверстием 2 во внутреннюю полость 3 корпуса 1. Внутренняя полость 3 корпуса 1 разделена на сообщающиеся между собой входную зону 4 и оптическую зону 5.

Высота h1 поперечного сечения внутренней полости 3 в оптической зоне 5 выбирается таким образом, чтобы оптическая плотность слоя жидкой биопробы в этой полости находилась в диапазоне плотностей, оптимальных для измерения.

Высота h2 поперечного сечения внутренней полости 3 во входной зоне 4 выбирается из условия возникновения капиллярного эффекта между входной и оптической зонами. Высота h2 поперечного сечения внутренней полости 3 во входной зоне 4 больше высоты hi поперечного сечения внутренней полости 3 в оптической зоне 5.

Так, например, при измерении концентрации общего гемоглобина в крови высота h1 поперечного сечения внутренней полости 3 в оптической зоне 5 должна находиться в пределах от 0,05 до 0,15 мм. При этом высота h2 поперечного сечения внутренней полости 3 во входной зоне 4 должна находиться в диапазоне от 0,2 мм до 0,7 мм.

Или, например, при проведении фотометрического анализа плазмы крови высота h1 оптической зоны 5 должна находиться в пределах от 0,25 мм до 1,0 мм. Соответственно высота h2 входной зоны 4 внутренней полости 3 при анализе плазмы крови находится в диапазоне от 0,5 мм до 1,3 мм.

Во входной зоне 4 внутренней полости 3 установлена, по меньшей мере, одна вставка 6 из пористого материала с реагентом.

Вставка 6 из пористого материала выполняет роль не только носителя реагента, необходимого для проведения анализа жидкой биопробы, но и является фильтром, препятствующим попаданию посторонних частиц в оптическую зону 5 при перетекании в нее жидкой биопробы из входной зоны 4. При этом размер пор материала для вставки 6 выбирается из условия, что он должен быть больше размеров эритроцитов и обеспечивать свободное протекание крови или плазмы крови, а также обеспечивать хорошее перемешивание крови или плазмы крови с реагентом. Исходя из этого, диапазон размеров пор материала выбран в пределах от 0,01 мм до 0,2 мм.

Как показано в примерах на приведенных чертежах, торец корпуса 1 оптического картриджа с входным отверстием 2 может быть дополнительно снабжен выступом 7 для удобства "прицеливания" и погружения картриджа в жидкую биопробу при заборе биопробы из капли.

Отверстие 2 может быть выполнено, как это показано на фиг.8, со скругленными краями для удобства установки во внутреннюю полость 3 вставки 6 из пористого материала с реагентом.

В примере, чертеж которого представлен на фиг.3 и фиг.4, полость 3 оптического картриджа во входной зоне 4 может быть дополнительно снабжена отверстием 8 для введения жидкой биопробы с помощью, например, пипетки.

В примере исполнения оптического картриджа, приведенного на фиг.5 и фиг.6, показан вариант исполнения, в котором во входной зоне 4 во внутренней полости 3 установлены вставка 6 и вставка 9 из пористого материала с реагентом. Вставка 6 и вставка 9 могут быть разделены между собой, например, вставкой 10 из пористого материала без реагента, в том числе, для предотвращения взаимодействия реагентов, помещенных в разделяемые вставки 6 и 9, во время продолжительного хранения картриджа.

Во всех приведенных примерах схематично изображено, что часть 11 наружной поверхности корпуса 1 оптического картриджа находящаяся за пределами внутренней полости 3 выполнена рифленой.

Внутренняя полость 3 в оптической зоне 5 снабжена, по меньшей мере, одним отверстием 12 для сообщения оптической зоны внутренней полости с внешней средой, служащим для выхода воздуха при наполнении внутренней полости 3 жидкой биопробой. В примере, приведенном на фиг.7 и фиг.8, показан вариант выполнения отверстия 12 прямоугольной формы для сообщения оптической зоны внутренней полости с внешней средой.

Оптический картридж работает следующим образом.

Пример 1. Измерение концентрации общего гемоглобина в крови.

Одна вставка 6 из пористого материала с помещенным в нее реагентом, например, с дезоксихолатом натрия, установлена во входной зоне 4 внутренней полости 3. Торец корпуса 1 картриджа дополнительно снабжен выступом 7.

Торец корпуса 1 картриджа погружается выступом 7 в каплю цельной крови. Кровь заполняет входную зону 4 внутренней полости 3 и, под действием капиллярных сил, заполняет вставку 6 из пористого материала с дезоксихолатом натрия.

Сухой реагент дезоксихолат натрия во вставке 6 растворяется кровью и реагирует с ней. В результате происходит лизирование крови. Когда входная зона 4 внутренней полости 3 заполнена целиком, лизированная кровь под действием капиллярных сил проникает в оптическую зону 5 внутренней полости 3. При этом, протекая сквозь вставку 6 из пористого материала, лизированная кровь перемешивается, образуя однородный раствор. Когда оптическая зона 5 внутренней полости 3 заполнена целиком, картридж готов к фотометрированию и определению концентрации общего гемоглобина.

Пример 2. Измерение концентрации глюкозы в плазме крови.

Во входной зоне 4 внутренней полости 3 последовательно размещены вставка 6 из пористого материала с помещенным в ней первым сухим реагентом, например, смесью глюкозооксидазы и пероксидазы, разделительная вставка 10 без реагента и вставка 9 из пористого материала с помещенным в нее сухим вторым реагентом, например, хромогенным комплексом из амидопирина, солянокислого анилина и солянокислого гидроксиламина.

Входная зона 4 внутренней полости 3 снабжена дополнительно отверстием 8 для введения жидкой биопробы.

Разделительная вставка 10 необходима для того, чтобы химические вещества из вставки 6 и из вставки 9 не взаимодействовали друг с другом в процессе хранения картриджа.

Капля плазмы крови вводится, например, с помощью пипетки в отверстие 8. Вводимая плазма заполняет входную зону 4 внутренней полости 3 и, под действием капиллярных сил, вставку 6 из пористого материала с помещенной в ней смесью глюкозооксидазы и пероксидазы. Смесь глюкозооксидазы и пероксидазы, помещенная во вставке 6 взаимодействует с плазмой. Глюкоза плазмы окисляется в присутствии глюкозооксидазы с образованием глюконовой кислоты и эквимолярного количества перекиси водорода. Из вставки 6 прореагированная плазма перетекает сквозь разделительную вставку 10 во вставку 9 с хромогенным комплексом из амидопиридина, солянокислого анилина и солянокислого гидроксиламина. При взаимодействии прореагированной плазмы с хромогенным комплексом из амидопиридина, солянокислого анилина и солянокислого гидроксиламина, перекись водорода в присутствии пероксидазы окисляет вещества хромогенного комплекса и меняет его окраску. В результате происходит окрашивание плазмы. Когда входная зона 4 внутренней полости 3 заполнена целиком, плазма под действием капиллярных сил поступает в оптическую зону 6 внутренней полости 3 и заполняет ее целиком. При этом, протекая сквозь вставку 9 из пористого материала, плазма перемешивается, образуя однородный раствор. Через некоторое время, после окончательного завершения реакции окрашивания, картридж готов к фотометрированию и определению концентрации глюкозы по степени окрашивания плазмы.

Заявляемый оптический картридж позволяет получить в зоне оптического измерения оптически однородное вещество, что гарантирует должное выполнение анализа и получение пользователем точного и надежного результата. Результаты анализов, проводимых с помощью заявляемого оптического картриджа различных физиологических жидкостей, например концентрации гемоглобина в крови, имеют гарантированную точность, что позволяет широко использовать оптический картридж в медицинских исследованиях.

Изобретение относится к оптическому картриджу и может быть использовано для определения количественного содержания анализируемого вещества в физиологической жидкости. Оптический картридж содержит корпус из оптически прозрачного материала с внутренней полостью, один торец корпуса снабжен входным отверстием во внутреннюю полость, которая разделена на сообщающиеся между собой входную зону и оптическую зону. Высота поперечного сечения внутренней полости в оптической зоне меньше высоты поперечного сечения полости во входной зоне, высоты внутренней полости оптической и входной зоны выбираются из условия возникновения капиллярного эффекта. Во входной зоне внутренней полости установлена, по меньшей мере, одна вставка из пористого материала с реагентом, а корпус имеет, по меньшей мере, одно отверстие для сообщения оптической зоны внутренней полости с внешней средой. Достигаемый при этом технический результат заключается в получении пользователем точного и надежного результата анализа. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Оптический картридж, содержащий корпус из оптически прозрачного материала с внутренней полостью, один торец корпуса снабжен входным отверстием во внутреннюю полость, которая разделена на сообщающиеся между собой входную зону и оптическую зону, при этом высота поперечного сечения внутренней полости в оптической зоне меньше высоты поперечного сечения полости во входной зоне, высоты внутренней полости оптической и входной зоны выбираются из условия возникновения капиллярного эффекта, причем во входной зоне внутренней полости установлена, по меньшей мере, одна вставка из пористого материала с реагентом, а корпус имеет, по меньшей мере, одно отверстие для сообщения оптической зоны внутренней полости с внешней средой.

2. Оптический картридж по п.1, отличающийся тем, что торец корпуса с входным отверстием снабжен выступом.

3. Оптический картридж по п.1, отличающийся тем, что корпус дополнительно снабжен отверстием для введения биопробы во входную зону внутренней полости.

4. Оптический картридж по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что во входной зоне внутренней полости установлены две вставки из пористого материала с реагентом, которые разделены между собой полоской пористого материала без реагента.

5. Оптический картридж по п.4, отличающийся тем, что наружная поверхность корпуса за пределами внутренней полости снабжена рифлением.