Устройство для определения времени фибринолизиса Советский патент 1987 года по МПК C12N9/00 C12N9/68 C12N9/70 

10

IS

Изобретение относится к медицине и ветеринарии и может использоваться для определения времени фибринолизи- са при контроле ферментативной активности препаратов фибринолитического действия (стрептокиназы, фибриноли- зина и т.д.), обследовании свертывающей системы крови, контроле качества отдельных компонентов фибриноли- тической реакции (например, фибриногена, тромбина).

Целью изобретения является повьше- ние точности измерений„

На фиг. 1 схематично изображено устройство для определения времени фибринолизиса с расположением элементов датчика относительно нескольких одновременно контролируемых проб, находящихся в водяном термостате с прозрачными стенками, общий вид; на фиг. 2 - блок-схема следящей системы при одновременном контролировании нескольких проб, где толстыми стрелками обозначены направления передачи данных, а тонкими стрелками - направления передачи адресных сигналов и команд управления.

Устройство для определения времени фибринолизиса включает водяной термостат 1 с прозрачной, матовой .стенками, источник, ; 2 света, ШТ«ТИБ 3, пробирки с реакционной смесью 4,. поплавки 5, которые выполнены в виде полого стержня и изготовлены из винипласта или эбонита, планку 6, ос- 35 новайие 7 с желобами, фототранзисторы 8, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 9, пороговый формирователь (ПФ) 10, цифровой компаратор (ЦК) llj .

20

25

30

мостата 1, запускают таймер с блоком 14 индикации, при STOM последний показывает передаваемый от таймера отсчет времени, исчисляемьй от начала реакции. Световой поток от источника 2 света проходит через прозрачные элементы водяного термостата 1, в том числе через нижнюю часть пробирки 4, поскольку контролируемая проба также пропускает свет через отверстия между планкой 6 и основанием 7. Блок фотодатчиков содержит ориентированные на контролируемые пробы фототранзисторы 8 в количестве, равном числу контролируемых проб. Фототранзисторы запитаны и подключены к информационным входам вольтметра 12 и коммутатора 15 (микросхема К543КН2). В этот момент напряжение U на

эмиттер-коллекторном переходе фототранзисторов 8 (т.е. на выходе фотодатчика) находится в диапазоне 0,06- 1,5 В. Конкретное значение U наблюдают по вольтметру 12. В зависимости от измеренного U определяют порог переключения компаратора 11. Это значение вручную устанавливают на выходе ПФ 10, после чего включают блок АЦП

9 и 11 ЦК,следящей системы. В качестве ГТИ 16 использован генератор прямоугольных импульсов с кварцевым резонатором. В блок 17 управления вынесены элементы управления пуском и остановкой ГТИ 16, причем параллельно контактам выключателя остановки пуска ГТИ подключены также контакты кнопки, вьшолненной с возвратом, что дает возможность ручного управления поочередным подключением фотодатчирольтметр 12, таймер 13, блок 14 ин- ков к следящей системе (режим ручнодикации, коммутатор 15, генератор 16 тактовых импульсов (ГТИ), блок 17 управления, счетчик 18, шинный фор- мирователь 19, запоминающее устройство 20 (ЗУ), RS-триггер 21 и блок ИЛИ 22.

Устройство работает следующим образом.

Контролируемые пробы, включающие фибриновый сгусток, сформированный в присутствии препарата фибринолитического действия вносят в пробирки 4. Далее в каждую пробирку опускают поплавок 5, который располагается над пробой, поскольку в этот момент она находится в твердом состоянии. Затем все пробирки 4 с пробой и поплавками 5 помещают в штатив 3 водяного терго управления используют при работе с одним датчиком или для считьшания данных, записанных в ЗУ). Схема подключения кнопки не приводится в свя45 зи с ее,очевидностью. В блок 17 управления вынесен также переключатель избирания тактовой частоты, позволяющий для данного генератора установить одно из следующих значений так50 товой частоты: 1,2,4,8 или 16 Гц. Этого ряда частот достаточно для одновременного контролй реакции в 4- 64 пробирках.

55

Счетчик 18 суммирует поступающие от генератора 16 тактовые импульсы с модулем счета, равным .числу контролируемых проб. Результат счета используется в качестве адреса пробы.

S

5 .

0

5

0

мостата 1, запускают таймер с блоком 14 индикации, при STOM последний показывает передаваемый от таймера отсчет времени, исчисляемьй от начала реакции. Световой поток от источника 2 света проходит через прозрачные элементы водяного термостата 1, в том числе через нижнюю часть пробирки 4, поскольку контролируемая проба также пропускает свет через отверстия между планкой 6 и основанием 7. Блок фотодатчиков содержит ориентированные на контролируемые пробы фототранзисторы 8 в количестве, равном числу контролируемых проб. Фототранзисторы запитаны и подключены к информационным входам вольтметра 12 и коммутатора 15 (микросхема К543КН2). В этот момент напряжение U на

эмиттер-коллекторном переходе фототранзисторов 8 (т.е. на выходе фотодатчика) находится в диапазоне 0,06- 1,5 В. Конкретное значение U наблюдают по вольтметру 12. В зависимости от измеренного U определяют порог переключения компаратора 11. Это значение вручную устанавливают на выходе ПФ 10, после чего включают блок АЦП

9 и 11 ЦК,следящей системы. В качестве ГТИ 16 использован генератор прямоугольных импульсов с кварцевым резонатором. В блок 17 управления вынесены элементы управления пуском и остановкой ГТИ 16, причем параллельно контактам выключателя остановки пуска ГТИ подключены также контакты кнопки, вьшолненной с возвратом, что дает возможность ручного управления поочередным подключением фотодатчиго управления используют при работе с одним датчиком или для считьшания данных, записанных в ЗУ). Схема подключения кнопки не приводится в связи с ее,очевидностью. В блок 17 управления вынесен также переключатель избирания тактовой частоты, позволяющий для данного генератора установить одно из следующих значений тактовой частоты: 1,2,4,8 или 16 Гц. Этого ряда частот достаточно для одновременного контролй реакции в 4- 64 пробирках.

Счетчик 18 суммирует поступающие от генератора 16 тактовые импульсы с модулем счета, равным .числу контролируемых проб. Результат счета используется в качестве адреса пробы.

подключаемой к АЦП коммутатором 15, а также адреса отведенной для этой пробы ячейки памяти запоминающего устройства 20. В первом цикле опроса , фотодатчиков значение триггера пере- j носа счетчика 18 равно 0. Этот нулевой сигнал установит RS-триггер 21 в положение разрешения через блок ИЛИ записи данных в ЗУ (20). Тот же уп- - равлякнций сигнал, пройдя по управля- 10 ющему входу шинного формирователя 19, включит последний в направлении передачи данных на запись в ЗУ от порогового формирователя 10, которьй в этот момент сформировал значение 15 функции 2 при значении аргумента, поступающим на вход ПФ с выхода АЦП. Одновременное подключение выхода счетчика 18 к адресным входам комму- татора 15 и запоминающего устройства 20 обеспечивает синхронность обращения к избираемому фотодатчику и ячейке памяти ЗУ, имеющей тот же адрес, что и фотодатчик. Таким образом, в первом цикле работы устройства происходит последовательное обращение ко всем фотодатчикам 8, формирование в блоке 10 и запись в соответствующие ячейки ЗУ пороговых значений, используемых в последующих циклах для 30 эасьшки по второму входу компаратора 11 в качестве сигналов сравнения с текущим значением сигнала фотодатчиков. .Как видно их схемы фиг. 2, в первом цикле опроса сигналы с выхода 35 ЗУ также поступают к ЦК 11, однако значение выхода последнего в первом цикле не влияет на выполнение указанной процедуры записи пороговых значе20

25

ний, так как для перевода ЗУ в режим 40 мент записи таймером 13 (по окончании

записи достаточно подать соответствующий управлякщий сигнал по любому из входов блока ИЛИ, а в первом цикле таковой сигнал поступает к первому его входу от RS-триггера 21. Коли- 5 чество тактов в первом цикле задается модулем счета, который устанавливают равным числу контролируемых проб.

50

первого цикла опроса RS-триггер 21 отключает с помощью ШФ вход ЗУ от ПФ и подключает к входу ЗУ таймер 13). При очередных обращениях следящей системы к данной паре фотодатчика и ячейки ЗУ (т.е. при обращениях в последующих циклах опроса) сигнал фото датчика сравнивается компаратором 11 уже не с пороговым значением, а с

записанным в опрашиваемую ячейку ЗУ кодом времени фибринолизиса, который используется при зтом в качестве нового порогового значения. Значение

В последнем такте первого цикла опроса триггер переноса счетчика 18 перекинется в единичное значение. Этот сигнал поступит по S-входу RS- триггера 21, на выходе которого сфор-55 °Д времени фибринолизиса должно мирован сигнал управления, переводя- быть больше, чем максимально возмож- 1ДИЙ шинный формирователь 19 в режим ное значение сигнала, выдаваемого с передачи данных от таймера 13 к вхо- выхода АЦЦ, что обеспечивается с поду данных ЗУ 20. Одновременно выход- мощью известных средств. Выполнение

0 5 0 5

0

5

ной сигнал RS-триггера 21 через блок ИЛИ переведет ЗУ в режим считьшания, т.е. в этом режиме переписывание запомненных в ячейках памяти ЗУ пороговых значений переключения компаратора не происходит. К входам компаратора 11 поступают для сравнения соответственно текущее и соответствующее ему пороговое значения сигналов с выходов АЦП и ЗУ с частотой, задаваемой ГТИ 16. В каждом такте коммутатор 11 производит сравнение выбираемой счетчиком 18 очередной пары сигналов фотодатчика и ячейки ЗУ. Пока поплавки в пробирках находятся сверху контролируемых проб, сигналы фотодатчиков, преобразованные АЦП 9 не превьшают запомненных в соответствующих ячейках ЗУ пороговых значений. Поэтому переключение выходного сигнала ЦК 11 не происходит, вследствие чего ЗУ продолжает работать в режиме считьшания пороговых значений. Как только в какой-либо пробирке в результате окончания реакции фибриноли- зиса произойдет опускание поплавка, сигнал, получаемый в момент опроса соответствующего фототранзистора,превысит запомненное в параллельно опра- ииваемой ячейке ЗУ пороговое значение. Это приведет в данном такте работы устройства к перекидьтанию сигнала на выходе компаратора 11, который через блок ИЛН переведёт ЗУ в режим записи и в заданную счетчиком 18 ячейку памяти ЗУ вместо сформированного в первом цикле порога переключения компаратора запишется время прохождения реакции, вьщанное на мопервого цикла опроса RS-триггер 21 отключает с помощью ШФ вход ЗУ от ПФ и подключает к входу ЗУ таймер 13). При очередных обращениях следящей системы к данной паре фотодатчика и . ячейки ЗУ (т.е. при обращениях в последующих циклах опроса) сигнал фотодатчика сравнивается компаратором 11 уже не с пороговым значением, а с

записанным в опрашиваемую ячейку ЗУ кодом времени фибринолизиса, который используется при зтом в качестве нового порогового значения. Значение

°Д времени фибринолизиса должно быть больше, чем максимально возмож- ное значение сигнала, выдаваемого с выхода АЦЦ, что обеспечивается с помощью известных средств. Выполнение

этого условия необходимо для того, чтобы в очередном цикле опроса сигнал, снимаемьй с выхода ЦК 11, запретил (через блок ИЛИ) запись в ячейку ЗУ, сохранив тем самым в ней информа- 5 цию о времени фибринолизиса, которую считывают в динамике работы устройства или после его останова с блока 14 индикации.

Пример i. Фибриновый сгусток, О сформированный соединением 0,1 мл раствора тромбина активностью 3 ед/мп с 1 мл О,1%-ного раствора фибриногена в присутствии 0,2 мл раствора

3235666

используют для пересчета в ферментативную активность внесенного в реакционную смесь фибринолитика.

П р и м е р 2. Определение времени фибринолизиса с использованием программных средств.

Для осуществления способа выполняют монтаж элементов контролирукяцей системы согласно фиг„ 1. Для этого в рабочем пространстве водяного термостата с прозрачными стенками типа ТПС-1 в штативе 3 располагают 5 аг- глютинационньгх пробирок 4. Световой поток, проходящий от источника света

стрептокиназы неизвестной активности, 2 сквозь нижнюю часть каждой пробир

вносят в агглютинахщонную пробирку. Далее в эту пробирку опускают поплавок, который располагается над реакционной смесью. Пробирку помещают в аггатив водяного термостата с прозрач ными стенками при . При этом используют водяной термостат типа TnCj, которьй оборудован расположенным с внешней стороны одной из прозрачных стенок источником света. С внешней стороны противоположной, стенки устанавливают ориентированный на находящейся в пробирке фибриновьй сгусток фототранзистор типа ФТ-2, подключенный к следящей системе управляющей таймером. Следящую систему и таймер включают одновременно с установкой В водяной термостат пробирки с контролируемой пробой.

После установки пробы в термостат контролируют по вольтметру напряжение на выходе фоторезистора, которое В данном примере равно 0,3 В. Прове

В программную память микрокалькулятора предварительно записывают программу, приведенную в таблице. Эта программа предназначена для работы с калиброванными фотодатчиками, поэтому в данном примере используют предварительно отобранные фотодатчики по признаку близких характеристик рабочей точки и порога срабатывания.

ряют и при необходимости устанавлива- „ .

.,/4 Из партии фототранзисторОв таких дат- ют значение кода, вьщаваемого порого- и

вым формирователем.

чиков можно отобрать 10-20%. В данном примере использованы фототранзисторы типа ФТ-2 с рабочими точками в освещенном состоянии в пределах 0,08 - с О,12 В. Поэтому для них установлен общий порог срабатьтания, равный 0,5 В, которьй записан в программе по адресу 65. Из программы таблицы видно, что по адресу 65 записана лишь

Через 26 мин происходит разжижение контролируемой пробы, вследствие чего поплавок опускается на дно пробирки и перекрьгоает световой поток, падавший от источника света на фототранзистор. Напряжение на эмиттер-коллекчиков можно отобрать 10-20%. В данном примере использованы фототранзисторы типа ФТ-2 с рабочими точками в освещенном состоянии в пределах 0,08 - с О,12 В. Поэтому для них установлен общий порог срабатьтания, равный 0,5 В, которьй записан в программе по адресу 65. Из программы таблицы видно, что по адресу 65 записана лишь

торном переходе фртотранзистрра резко возрастает, превысив пороговое значе- п мантисса порога срабатьгоания, что еде- ние 0,9 В. Поэтому на выходе компарг1- лано в целях экономии шагов програм- тора формируется сигнал, который ос мы. Перед пуском микрркалькулятора в танавливает таймер, после чего блок регистры Рг2-Рг6 записывают множитель индикации продолжает высвечивать время фибринолизиса, зафиксированное в

момент остановки таймера. В рассматриваемом примере это время равно : 26 мин. По полученному результату судят о скорости фибринолизиса или

10 для согласования порядков храня- пщхся в этих регистрах операндов состояния опрашиваемых фотодатчиков с записанным в программной памяти по адресу 65 порогом их срабатьшания, в регистр Рг9 3.1НОСЯТ код 51010000, оп5

0

0 I

5

ки контролируют одним из пяти фототранзисторов 8. Каждый фототранзистор запитан по схеме, представленной на фиг. 2.

Следящая система и блок индикации реализованы на базе программируемого микрокалькулятора типа МК-64, При этом выходные напряжения фототранзисторов поданы к вьшодам датчиков микрокгшькулятора, а пусковой вывод микрокалькулятора коммутируется при помощи тактового генератора, выдают щего внешние импульсы пуска с периодом 30 с.

В программную память микрокалькулятора предварительно записывают программу, приведенную в таблице. Эта программа предназначена для работы с калиброванными фотодатчиками, поэтому в данном примере используют предварительно отобранные фотодатчики по признаку близких характеристик рабочей точки и порога срабатывания.

„ .

Из партии фототранзисторОв таких дат-

чиков можно отобрать 10-20%. В данном примере использованы фототранзисторы типа ФТ-2 с рабочими точками в освещенном состоянии в пределах 0,08 - О,12 В. Поэтому для них установлен общий порог срабатьтания, равный 0,5 В, которьй записан в программе по адресу 65. Из программы таблицы видно, что по адресу 65 записана лишь

мантисса порога срабатьгоания, что еде- лано в целях экономии шагов програм- мы. Перед пуском микрркалькулятора в регистры Рг2-Рг6 записывают множитель

мантисса порога срабатьгоания, что еде- лано в целях экономии шагов програм- мы. Перед пуском микрркалькулятора в регистры Рг2-Рг6 записывают множитель

10 для согласования порядков храня- пщхся в этих регистрах операндов состояния опрашиваемых фотодатчиков с записанным в программной памяти по адресу 65 порогом их срабатьшания, в регистр Рг9 3.1НОСЯТ код 51010000, оп

7

ределяющий режим работы микрокалькулятора (опрос в каждом 30-секундном цикле всех пяти фотодатчиков с сигнализацией их состояния). В Рг7 и в регистры стека заносят 0.

В пробирки вносят контролируемые пробы и опускают поплавки. Сразу после этого запускают микрокалькулятор с адреса 01. При этом пробы в пробирках могут располагаться в любом порядке, т.е. последовательность прохождения реакции не зависит от места установки соответствующей пробирки, так как программными средствами реализована предлагаемая схема. Функцию таймера выполняет счетчик, реализованный с помощью регистра Рг7 микрокалькулятора МК-64,. который в каждом цикле измерений добавляет 0,5 мин к накопленной сумме, поскольку период следования пусковых импульсов от внешнего тактового генератора составляет 30 с.

В каждом цикле контроля микрокалькулятор последовательно обегает все фотодатчики, и при превьппении выходом любого из них порогового значения дает команду и производит запись в стек из регистра Рг7, отсчитанного на дан- ньй момент времени фибринолизиса.При этом время фибринолизиса и номер пробы кодируется для последующего счи- тывания из стека след ющим образом:

13

где N - номер пробирки (фотодатчика); X .- любые десятичные цифры, обоз- начамиие время фибринолизиса. При постановке реакции фибринолизиса для контроля активности препаратов стрептокиназы для индикации времени реакции достаточно 4 младших бита. При этом в остальных разрядах (кроме старшего) высвечиваются нули.

Дпя предотвращения повторной записи в стек при последунщем цикле опроса пробирки, в которой прошла реакция в соответствующий регистр по адресу 82 заносят отрицательный коэффициент.

Поскольку в микрокалькуляторе МК- 64 стековая память используется для управления сигнальными лампами допус- кового контроля при указанном коде, записанном в Рг9, при отсутствии прохождения реакции во всех пробирках горят 5 индикаторных ламп, вьшеденных

to

15

35

20

40

45

,

35668

на табло микрокалькулятора. По мере прохождения реакции соответствующее количество ламп гаснет (управление сигнализацией осуществляется принятым способом формирования заносимого в стек кода времени фибринолизиса), что удобно для контроля за работой следящей системы. При отключении последней сигнальной лампы, что свидетельствует о прохождении реакции во всех пробах, тактовьм генератор внешних пусковых импульсов останавливают и из стековой памяти считывают запомненные значения времени фибринолизиса для каждой пробы.

При рассмотрении схемы опроса пяти датчиков с использованием микрокалькулятора МК-64, время цикла опроса в 0,5 мин является минимально возможным. Однако это время определяет погрешность измерений (чем чаще производится опрос, тем с большей точностью устанавливают время фибринолизиса) . Таким образом, в примере описан одновременньш контроль пяти проб, последовательность прохождения реакции в которых неизвестна.

При известной последовательности прохождения реакций фибринолизиса, например в случае определения активности фибринолитика методом постановки реакций с его последовательным -: разведениями, цикл опроса может быть уменьшен.

Положительный эффект предлагаемого способа заключается в высвобождении обслуживающего персонала и искл)- чении методической ошибки измерений, возникающей при возможных несвоевременных отсчетах окончания реакции вследствие утомительной процедуры визуального наблюдения. Использование предлагаемого устройства обеспечивает также повышение точности измерения путем непосредственного отсчета времени фибринолизиса, уменьшение объема контролируемой пробы, достаточное количество взаимозаменяемых поплавков позволяет промывать и стерилизовать их вне связи с измерителы ной системой, обеспечивается возможность одновременного контроля времени фибринолизиса в нескольких параллельных пробах при одной измерительной системе. Формула изобретения

II

1. Устройство для определения времени фибринолизиса, включающее термо статируемую емкость д.пя пробы крови с поплавком и следящей системой,о т личающееся тем, что, с целью повьппения точности измерения, устройство оборудовано блоком проз- рачных сосудов с поплавками и соот-. ветствукяцим количеством фотодатчиков и источников света, где в следящу1о систему дополнительно введены генератор тактовых импульсов, счетчик, коммутатор, RS-триггер, блок ИЛИ, шинный формирователь и запоминающее устройство, причем фотодатчики подключены к входам коммутатора, выход которого соединен с входом аналоге- цифрового преобразователя, вход счетчика соединен с генератором тактовых иьтульсов, его счетньй выход соединен с адресными входами коммутатора и запоминаклцего устройства, старший разряД счетчика или его выход переноса подключен к входу RS-триггера, выход которого соединен с управляющим входом шинного формирователя и первым входом блока ИЛИ, второй вход

блока ИЛИ соединен с выходом цифрового компаратора, выход блока ИЛИ соединен с управляющим входом запомина- ицего устройства, информационные входы шинного формирователя соединены соответственно с таймером и выходом порогового формирователя, вход запоминающего устройства соединен с выходом шинного формирователя, а выход запоминающего устройства подключен к второму входу цифрового компаратора и к блоку индикации, выход блока управления соединен с входом генератора тактовых импульсов, а его выход соединен также с входом таймера.

2.Устройство по П.1, о т л и -. чающееся тем, что в качестве фотодатчика в нем установлен фото- транзистор, а выход аналого-цифрового преобразователя подключен также

к входу порогового формирователя и к второму входу цифрового компаратора.

3.Устройство по ПП.1 и 2, о т - личажющееся тем, что поплавок выполнен в виде полого стержня.

pecКод Клавиша АдресКод Клавиша Адрес Код

Продолже Клавиша | Адрес j Код |

23 24 25 30 31 32 33 34

Клавиша Адрес Код

Продолжение таблицы Клавиша | Адрес j Код | Клавиша

F 8 1

ВП 5

f

Р8

В/О

Изобретение относится к медицин скрй технике. Цель изобретения - повышение точности измерений. Устройст / f v во включает термостат 1, источник. света 2, штатив 3, пробирки 4, поплавки 5, планку 6, основание 7, фототранзисторы 8, аналого-цифровой преобразователь, пороговый формирователь, цифровой компаратор, вольтметр, таймер, блок индикации, коммутатор, генератор тактовых импульсов, блок управления, счетчик, шинный формирователь, запоминающее устройство, RS- триггер. Устройство обеспечивает возможность одновременного контроля времени фибринолизиса в нескольких параллельных пробах. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл. (Л ери2.1

Составитель Г.Денисова Редактор М.Недолуженко Техред Л.Олийнык

Заказ 2932/29Тираж 499Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

(Ри.2

Корректор Л. Пилипенко