СПОСОБ ПРОБОПОДГОТОВКИ ВОЛОС ДЛЯ ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗА СОДЕРЖАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ Российский патент 2024 года по МПК G01N33/48 G01N1/28 G01N1/36 G01N1/44 G01N21/39 G01N21/71 

Способ относится к медицине, предназначен для экспресс определения химических элементов в твердых тканях человека (волосах) и может быть использован в диагностических целях или в клинике при проведении первичного мониторинга (скрининга).

В настоящее время наиболее перспективным способом для определения химических элементов экспресс-методом является использование лазерно-индуцируемой спектроскопии.

При определении в биосубстратах человека (например, волосах) химических элементов на ручном портативном спектрометре лазерном искровом эмиссионном (LIBS) пробоподготовка необходима для получения достоверных результатов. Анализ волос для определения элементов в организме является эффективным неинвазивным способом диагностики элементного статуса человека.

Из уровня техники известен способ анализа волос [1], в котором луч лазера фокусируют на поверхности мишени - образце, находящемся в специальной камере. Недостатками способа являются фиксация пучка волос клеем на подложке для измерения, приводит к снижению эффективности измерения; требуется изменение фокусировки и размещение волос в камере, что увеличивает время проведения анализа, а также затрудняет обеспечение аргоновой атмосферы в точке ввода лазерного луча в образец и тем самым снижает чувствительность метода.

Также известен способ измерения макроэлементов в волосах человека с использованием лазерного многоканального атомно-эмиссионного спектрометра, в котором в качестве источника возбуждения плазмы применяют двухимпульсный неодимовый лазер [2]. Натуральные образцы волос наклеивают на подложку из органического стекла и исследуют по всей длине с интервалами в 1 см. Данный способ не позволяет проводить измерение внутреннего состава волос (кортекса), что ведет к получению

Известен способ лазерного атомно-эмиссионного спектрального анализа волос [3], в котором исследуемые пробы помещают в капсулу, проводят термическую обработку - обугливание образца и затем определяют содержание металлов с применением пилотного лазера, при этом также осуществляют учет потерь летучих компонентов при обработке спектро-аналитических сигналов. Недостатком этого метода являются длительное время проведения анализа, что неприемлемо для экспресс-диагностики.

В работе представлен [4] способ определения химических элементов, в котором пучок волос прикрепляют к подложке и проводят лазерную абляцию боковой части волоса. Главным недостатком данного метода является то, что луч лазера падает на механически неоднородную поверхность пучка волос (кутикулу), что приводит к необходимости проведения большого количества измерений для получения воспроизводимых результатов и является затруднительным для экспресс-анализа.

Известно приспособление для пробоподготовки анализируемых волос [5], которое состоит из трех пластинок прикрепляемых к пучку волос на затылочной части головы. При этом анализируемый участок пучка волос располагается на внешней поверхности средней пластинки и защищает кожный покров головы от негативного воздействия лазерного излучения. Однако данное приспособление позволяет анализировать боковую поверхность волос, а не кортекс и тем самым приводит к низкой точности измерения. Данный метод имеет ограничения в использовании, так как применение лазерного оборудования в непосредственной близости от человека возможно только для приборов с 1-ым классом лазерной опасности.

Раскрытие изобретения

Техническая проблема, решаемая предложенным способом расширение арсенала технических средств для пробоподготовки волос для экспресс - анализа содержания химических элементов.

Технический результат состоит в реализации этого назначения.

Технический результат достигается за счет того, что в способе пробоподготовки волос для определения химических элементов спектрометром лазерным искровым эмиссионным, волосы собирают в пучок и помещают в термоусадочную трубку, далее трубку с волосами нагревают до температуры усадки 80-100 градусов Цельсия и нарезают гильотиной на тонкие диски с гладким срезом, полученный образец помещают в позиционер с держателем образца, для управления положением точки воздействия лазера на анализируемый образец, при этом из образца нарезают диски толщиной не более 1-2 мм и располагают в позиционере, а диски, полученные при нарезании трубки с волосами, прикрепляют к твердой пластинке и располагают в позиционере в виде набора образцов для увеличения объема выборки.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлено схематическое изображение использования срезов волос при определении химического состава волос на портативном спектрометре лазерном искровом эмиссионном, на фиг. 2 представлена фотография среза волос в термоусадочной трубке в виде диска, сделанная на электронном микроскопе. Используются следующие обозначения: 1 - спектрометр лазерный искровой эмиссионный, 2 - позиционер с держателем образца волос, 3 - пучок волос, 4 - термоусадочная трубка.

При осуществлении способа волосы собирают в пучок и помещают в термоусадочную трубку, далее трубку с волосами нагревают до температуры усадки 80-100 градусов Цельсия и нарезают гильотиной на тонкие диски с гладким срезом, полученный образец помещают в позиционер с держателем образца, для управления положением точки воздействия лазера на анализируемый образец. Затем из образца нарезают диски толщиной не более 1-2 мм и располагают в позиционере. При этом диски, полученные при нарезании трубки с волосами, прикрепляют к твердой пластинке и располагают в позиционере в виде набора образцов для увеличения объема выборки.

Изобретение поясняется примерами.

Пример 1. Трубку 4 с волосами (фиг. 2) нагревают до оптимальной температуры усадки, например, 80 градусов Цельсия, оба конца трубки обрезают до гладкого среза с толщиной диска не более 1-2 мм для удобства фиксации в держателе образцов 2 и размещают перед окном анализатора 1.

Пример 2. Трубку 4 с волосами (фиг. 2) нагревают до оптимальной температуры усадки, например, 100 градусов Цельсия, оба конца трубки обрезают до гладкого среза с толщиной диска не более 1-2 мм для удобства фиксации в держателе образцов 2 и размещают перед окном анализатора 1.

Источники информации

1. CN 108072634, публ. 25.05.2018 г., СРС G01N 21/01, 21/6402 It is a kind of to survey child's hair to obtain the Laser induced plasma spectroscopy analytical equipment of micro - information.

2. Патапович М.П., Пашковская И.Д., Булойчик Ж.И., Нечипуренко Н.И., Зажогин А.П. Исследование динамики метаболизма макроэлементов в организме методами лазерной искровой спектрометрии волос человека по их длине // Материалы 9-ой Международной конференции «Взаимодействие излучений с твердым телом», 20-22 сентября 2011 г., Минск, Беларусь 9th International Conference "Interaction of Radiation with Solids", September 20-22, 2011, Minsk, Belarus. C. 435-437.

3. Патент RU 2589960, МПК G01N 21/73 (2006.01). Опубликован 10.07.2016. Карих Ф.Г. и др. Способ лазерного атомно-эмиссионного спектрального анализа волос.

4. Nakagawa, М.; Matsuura, Y. Analysis of Trace Metals in Human Hair by Laser-Induced Breakdown Spectroscopy with a Compact Microchip Laser. Sensors 2021, 21, 3752;

5. Заявка на патент RU 2021110148 А, МПК G01N 21/00 (2006.01). Опубликован 2022.02.14. Скальный А.В. и др. Устройство элементного экспресс-анализа волос человек методом лазерно-индуцируемой плазменно-эмиссионной спектроскопии и способ его осуществления.

Изобретение относится к медицине, а именно к лабораторной диагностике, и может быть использовано для пробоподготовки волос для определения химических элементов спектрометром лазерным искровым эмиссионным. Волосы собирают в пучок и помещают в термоусадочную трубку. Далее трубку с волосами нагревают до температуры усадки 80-100 градусов Цельсия и нарезают гильотиной на тонкие диски с гладким срезом. Полученный образец помещают в позиционер с держателем образца, для управления положением точки воздействия лазера на анализируемый образец. Нарезаемые диски могут быть толщиной не более 1-2 мм. Нарезаемые диски могут прикреплять к твердой пластинке и располагать в позиционере в виде набора образцов для увеличения объема выборки. Способ обеспечивает возможность пробоподготовки волос для экспресс-анализа содержания химических элементов за счет осуществления заявленной методики. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 пр.

1. Способ пробоподготовки волос для определения химических элементов спектрометром лазерным искровым эмиссионным, характеризующийся тем, что волосы собирают в пучок и помещают в термоусадочную трубку, далее трубку с волосами нагревают до температуры усадки 80-100 градусов Цельсия и нарезают гильотиной на тонкие диски с гладким срезом, полученный образец помещают в позиционер с держателем образца, для управления положением точки воздействия лазера на анализируемый образец.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что из анализируемого образца нарезают диски толщиной не более 1-2 мм и располагают в позиционере.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что диски, полученные при нарезании трубки с волосами, прикрепляют к твердой пластинке и располагают в позиционере в виде набора образцов для увеличения объема выборки.