Устройство для определения агрегационной способности клеток Советский патент 1988 года по МПК A61B5/00 G01N33/48 

J

П ,

Ю

00

Изобретение относится к медицине, преимущественно к иммунологии, и может быть использовано в медицинской диагностике при исследовании гематоло гических заболеваний и проведения иммунологических и серологических реакций преципитации и агглютинации, а также в биологии для изучения реакций агрегации микроорганизмов при диаг- ностическом тестировании.

Целью изобретения является повьпие- ние точности измерений.

На фиг. 1 представлена блок-схема предложенного устройства; на фиг.2 - временные диаграммы его работы.

Устройство содержит кюветную камеру 1, источники 2 и 3 света, фотоприемники 4 и 5, усилитель 6, три ключе- вых элемента 7-9, два интегратора 10 и 11 со сбросом, генератор- распределитель 12 импульсов, блок 13 деления и ячейку 14 памяти. В качестве источников 2 и 3 света применены инфракрасные светоизлучающие диоды, установленные соосно напротив друг друга. Фотоприемниками 4 и 5 служат сенсибилизированные к инфракрасному излучению кремниевые фотодиоды, рас- положенные под углом 25°(155 ) симметрично относительно направления излучения света источником 2 (3). Генератор-распределитель 12 импульсов конструктивно выполнен в виде после- довательно соединенных тактового генератора, счетчика импульсов с коэффициентом пересчета 4 и дem фpaтo- ра (не показаны).

Принцип работы устройства основан на зависимости формы индикатриссы светорассеяния диспергированных в жидкости частиц от их размеров. В ходе реакции агглютинации или агрегации происходит укрупнение этих частиц, что приводит к изменению картины пространственного светорассеяния. Это изменение можно охарактеризовать отношением интенсивностей рассеяния света в двух направлениях под опреде ленными углами к облучающему световому потоку.

Устройство работает следующим образом.

В кюветную камеру 1, которая защи щает объект от действия постороннего света и которая для обеспечения мягкого перемешивания исследуемой суспензии клеток без их повреждения оборудована магнитной мешалкой (не показана), помещают прозрачную кювету с исследуемой суспензией клеток, включают систему мягкого перемешивания и добавляют определенное количество агрегирующего агента. Генератор-распределитель 12 вырабатывает последовательность распределенных во времени прямоугольных импульсов согласно диаграммам А,Б,Б,Г (фиг. 2). При это происходит поочередное включение источников 2 и 3 света, в результате чего объем кюветы с исследуемой взвесью клеток попеременно освещается с противоположных сторон, что обепечивает периодическое облучение фотоприемников 4 и 5 рассеянным под разными углами светом в пределах апертуры их оптических систем.

Конструктивно фотоприемники 4 и 5 расположены в кюветной камере 1 так, что при включенном источнике 2 на ни в соответствии с рабочим апертурным углом приема попадает свет, рассеянный агрегирующими частицами вперед в угловом диапазоне 15 - 35°, а при включении источника 3 измеряется рассеяние назад и угловой диапазон измерений в этом случае соответствует 145 - 160. Эпюра напряжений на вьсходе усилителя 6 представлена диаграммой Д (фиг. 2).

Синхронно с включением источников 2 и 3 света ключевые элементы 7 и 8 обеспечивают прохождение сиграла с усилителя 6 на входы интеграторов 10 и 11 со сбросом таким образом, что в интегратор 10 поступает информация с фотоприемников 4 и 5 об интенсивности светорассеяния только в одном направлении в диапазоне угло 15 - 35°, а в интегратор 11 - в другом направлении в диапазоне 145- 165

Эпюры напряжений на выходах интеграторов 10 и 11 представлены диаграммами Е и Ж соответственно на фиг. 2. В блоке 13 деления происходит дальнейшая обработка сигнала, несущего информацию об угловом распределении интенсивности светорассеяния исследуемого объекта, и при поступлении на ключевой элемент 9 управляющего импульса от блока 12 выходной сигнал с блока 13 деления в виде вычисленного отношения поступает в ячейку 14 памяти, где запоминается и,хранится до следующего цикла измерения (диаграмма 3 фиг. 2).

14

Последний импульс lyiKJia блока 12 обеспечивает обнуление интеграторов 10 и 11 и готовность их к следующему циклу. Информация об угловой аниэо- тропии светорассеяния, накопленная в ячейке 14 памяти, характеризует степень агрегации исследуемой клеточной суспензии. Выборка этой информации и ее непрерывная регистрация осуще- ствляется известными аналоговыми или цифровыми средствами.

Использование изобретения в медицинской практике для диагностики ге- матологических заболеваний и иммунных нарушений позволяет получать более достоверную информацию об агрега ционной способности исследуемых клеток. При этом анализ угловой анизо- тропии светорассеяния исследуемого материала с помощью описанного устроства обеспечивает реальную возможность определения кинетики процесса агглютинации и агрегации исследуемых клеток на очень ранних стадиях. Кроме того, при достаточном объемном ра ведении испытуемой клеточной суспензии для снижения эффекта многократного рассеяния отношение сигналов рассеянного под разными углами света характеризуется только размерами образующихся клеточных агрегатов и не зависит от оптической плотности суспензии и ее спектральной характе- ристики. Это дает возможность проводить исследования процессов агрегации разнообразных групп клеток независимо от их морфологических особенностей, что существенно расширяет функциональные возможности данного устройства.

ормула изобретения

1.Устройство для определения аг- регационной способности клеток, соержащее кюветную камеру, оборудованную системой мягкого перемешивания, источник света, два фотоприемника, усилитель, блок деления и первый интегратор со сбросом, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него допол- нительно введены второй источник света, установленный сроено напротив первого, генератор-распределитель им- пульс,рв, три ключевых элемента, второй интегратор со сбросом и ячейка памяти, выход которой является выходом устройства, при этом фотоприемники соединены параллельно и через усилитель подключены к сигнальным входам первого и второго ключевых элементов, вьсходы которых через последовательно установленные интеграторы со сбросом, блок деления с двумя входами и третий ключевой элемент подключены к входу ячейки памяти, первый выход генератора-распределителя импульсов соединен с управляющими входами первого источника света и первого ключевого элемента, второй выход соединен

с управляющими входами второго источника света и второго ключевого элемента, третий выход подключен к управляющему входу третьего ключевого элемента, а четвертый выход - к вхоам сброса интеграторов.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что фотоприемники установлены симметрично оси, соединяющей источники излучения, под острым углом со стороны второго источника света.

l

п.

гп

п.

п

п

п.

гп

Изобретение предназначено для использования в медицинской диагностике при исследовании гематологических заболеваний и проведения иммунологических и серологических реакций преципитации и агглютинации. Исследуемый объект помещается в кюветную камеру 1, оборудованную устройством мягкого перемешивания. Инфракрасные источники 2 и 3 света установлены соосно напротив друг друга и работают поочередно, в результате чего на фотоприемники 4 и 5, установленные под углом направлению излучения первого источника 2 света, попадает то прямой, то рассеянный свет. Электронная схема обработки, содержащая усилитель 6, ключевые элементы 7, 8 и 9, интеграторы 10 и 11 со сбросом, блок 13 деления и ячейку 14 памяти, вычисляет отношение интенсивности прямого света к интенсивности рассеянного, которое пропорционально размеру частиц в кюветной камере. Синхронизация устройства осуществляется генератором-распределителем 12 импульсов, представляющим собой четы- рехфазный генератор импульсов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. 10

п

fL-L

фие.г

г

-L

1

z

.f