Устройство для определения объема частиц в жидких средах Советский патент 1975 года по МПК A61B5/145 G01N33/48 G01N33/49 

кости, находящимися между двух порций 5 воздуха. Источник 1 нредставляет собой поворотный стол 6 с несколькими приемниками 7; каждый из приемников находится ниже приемной трубки 8. Эта трубка установлена сбоку от поворотного стола и регулируется механизмо1 1 9 так, чтобы она входила и выходила из приемника 7, расположенного под ней, во время перемещения поворотного стола. Вблизи стола расположен источник 10 промывочной жидкости. Приемная трубка 8 механизмов 9 может поворачиваться вбок, чтобы она попадала и извлекалась из источника 10. Приемная трубка 8 соединена с трубкой 11 роликового насоса 12. Пасос содерлсит несколько непрерывно вращающихся параллельных роликов 13, которые прижимают к пластине 14 трубку 15. Соответственно, жидкость или газ в трубке 15 принудительно текут в направлении движения роликов, а на входной стороне трубок насоса создается всасывание. В результате приемная трубка 8 последовательно всасывает часть пробы крови, находящейся в приемниках 7, подводимых в положение всасывания, норции воздуха и промывочной жидкости по очереди между засасываемыми порциями пробы крови; таким образом создается непрерывный поток в трубке 2, объем каждой порции можно регулировать временем погружения приемной трубки 8 в приемник 7 и источник 10, и временным интервалом между г оследующими погружениями, пока трубка 8 находится на воздухе. Порции 4 промывочной жидкости и порции 5 воздуха предназначены для тщательной промывки и продувки внутренних стенок трубок, по которым поступает непрерывный поток, и для эффективного удаления остатков предыдущей пробы крови и предотвращения загрязнений поступающих, новых порций пробы крови. Непрерывный поток, прокачиваемый по трубке 11, проходит по трубке 15 при постоянной скорости и подается в накопительную камеру 16 с входом 17. Трубка 15 соединена с входом в накопительную камеру муфтой 18. Выход 19 из накопительной камеры выполнен в виде тройника с двумя выходами 20 и 21. Накопительная камера, вход 17 и выход 19 могут выполняться в виде целого стеклянного изделия. Выход 19 соединен с муфтой 22 гибкой трубкой 23, которая соединена с трубкой 24 для отвода сбросов, с трубкой 24 взаимодействует насос 12; выход 21 соединен через луфту 25 с гибкой трубкой 26, предназначенной для выброса содержи.мого накопительной камеры в загрузочное отверстие 27 центрифуги 28. Гибкие трубки 23 и 26 имеют управляемые вентили 29 и 30 соответственно, которые управляются программным устройством 31, выполненным в виде релейного источника последовательных сигналов; эти вентили управляются так, что пробы крови отдельно накапливаются внутри накодительнойкамеры 16, а промежуточные порции промывочной жидкости вь1орасываются. Во время уплотнения пробы крови и подачи порции промывочной жидкости в накопительную камеру вентиль 29 открыт, а вентиль 30 закрыт. Порция 4 промывочной жидкости промывает внутреннюю часть накопительной камеры и выходит по трубке 23 и насосной трубке 24 на выброс. Сразу перед поступлением пробы 3 крови в накопительную камеру вентили 29 и 30 закрываются программным устройством 31. Отключаются трубки 23 и 26, соответственно, и закрывается накопительная камера. Затем непрерывный поток снова вводится во входную трубку 17, подаваемый насосом, порция 3 пробы крови отдельно накапливается в накопительной камере 16 - вентиль 30 открывается; в это время вентиль 29 остается закрытым. Наконивщаяся в накопительной камере проба крови выжимается под давлением через выход 21 и трубку 26 в отверстие 27. Вследствие создаваемого в камере 16 напора каждая порцпя крови подается в загрузочное отверстие 27 со значительно больщей скоростью, че.м если бы эта порция подавалась прямо по трубке 15. Порция пробы крови через отверстие 27 центр.обежными силами выдавливается в капиллярную камеру 32 для центрифугирования. В то время, как накопившаяся порция крови подается из накопительной камеры в загрузочное отверстие 27, программное устройство 31 открывает вентиль 29; в это время вентиль 30 остается открытым. Трубка 26 и полость накопительной камеры соединяется трубкой 23 и насосной трубкой 24 с атмосферой. Остатки жидкости в накопительной камере и трубке 26 продуваются и выбрасываются в отходы. Поскольку трубка 26 соединена с атмосферой, она в первую очередь прочищается и продувает систему. Прохождение воздуха по трубке 26 эффективно очищает внутренние стенки, чтобы избежать загрязнения следующей порции крови. Затем программное устройство 31 закрывает вентиль 30, вентиль 29 остается открытым. В накопительную камеру подается очередная порция промывочной л идкости. Поскольку вентиль 29 открыт, эта порция промывочной жидкости проходит через камеру 16 и по трубке 23 выбрасывается. Накопительная камеры промывается от всех остатков предществующей порции пробы крови. Затем в накопительную камеру подается следующая порция воздуха, камера очищается от промывочной жидкости по трубке 23 под действием насоса 12. Чтобы избежать низких давлений вследствие всасывающего действия насоса по трубке 23 и для создания напора в камере 16 во время введения слеующей порции крови, вентиль 29 остается открытым, а вентиль 30 открывается для проувки накопительной камеры. Когда вентиль 0 закрывается, накопительная камера вновь казывается готовой к накоплению следуюей порции крови из потока, направленного

по трубке 15, при этом вентиль 29 снова закрывается. Этот цикл повторяется для каждой порции пробы крови, подаваемой в центрифугу 32. Кроме того, программное устройство 31 управляет поворотным столом б и механизмом 9, создавая соответствующий сдвиг фаз в работе вентилей 29 и 30 для подачи непрерывного потока в накопительную камеру.

Центрифуга для порций проб крови, поступающих из накопительной камеры по трубке 26, содержит головку 33, периферия которой расположена в кольцевом контейнере 34. Головка центрифуги установлена на валу 35 электродвигателя 36. Электродвигатель работает непрерывно и вращает головку центрифуги, при этом проба крови подвергается действию центробежной силы с большил ускорением. В головке центрифуги находятся капиллярные камеры 37, которые соединяются входными концами с загрузочным отверртием 27.

Капиллярная камера 37 дтожет быть выполнена в виде стеклянной трубки с радиальновозвратным направлением, например S-образной формы, образуя ловушку 38 для жидкости в средней части трубки. Концы капиллярной камеры открыты для перетока избыточной жидкости, поданной в камеру. Ловущка 38 для жидкости, создаваемая коленами 39 и 40, обеспечивает центрифугирование одинакового объема жидкой пробы крови, независимо от количества крови, поданной в отверстие центрифуги.

Капиллярная кямеоа 37 и загрузочное отверстие 27 МОГУТ быть выполнены за одно целое в виде прозрачной вставки 41 из эпоксидной смолы. Вставка вставляется в выступ 42, выточенный в головке центрифуги, и крепится R ней зяжпмами и т. п. Кооме того, в основании выступа имеется смотровое окно 43 с продольными размерами, равными размеру капилляоной камеры 37; оно расположено вдоль колена 39 капиллярной камеры. Продольный размер окна соответствует промежуточной части колена 39, заполненной порцией крови для анализа.

При работе устройства, когда вентиль 30 открывается, следующая порция крови, накопленная в накопительной камере 16, быстро, под давлением выбрасывается в загрузочное отверстие 27. Больщой объем жидкости в загрузочном отверстии центробежной силой продавливается в. капиллярную камеру 37 и выдавливает из нее содержимое. Уплотненные клетки- 44,- находящиеся в ловущке 38, выбрасываются по колену 40 в направлении, противоположном центробежной силе, и по ко.лену 45 они .попадают в контейнер 34 и далее подаются на выброс. Для обеспечения хорошей, очистки и предотвращения загрязнения пробы крови объект жидкости должен в б- раз превосходить объем ловупжи капиллярной камеры; первая порция каждой пробы используется для выброса уплотненных клеток, л также для удаления или вымывания остатков

ранее центрифугировавщихся порций крови из капиллярной камеры; только последующая часть порции крови захватывается ловущкой и подвергается центрифугированию. Поскольку каждая порция пробы крови вводится в капиллярную камеру 37. эритроциты НЛП клетки подвергаются действию центробежной силы в коленах 39 и 40. Насосный эффект, благодаря тому, что часть каждой порПИИ крови центробел но продавливается по колену 45 к выходу капиллярной камеры 37, приводит к увеличению концентрации эритроцитов в колене 40 по сравнению с концентрацией их в колене 39. Поток порции пробы

крови в капиллярной камере продолжается до прекращения подачи в загрузочное отверстие 27. В это время часть пробы крови в колене

45выдавливается центробежной силой из капилляра 37 в контейнер 34, внутренние стенки которого можно промывать непрерывно обычным способом для предотвращения накопления выбрасываемых клеток и обеспечения их прохождения на выброс; эта часть пробы крови, находящаяся в ловущке 38, задерживается и центрифугируется, при этом эритроциты уплотняются в радиальной наружной U-образной части. Вследствие увеличенной копцептрацип эритроцитов или клеток в колене 40 объемы уплотненных клеток в коленах 39 и 40 слегка отличаются. Однако существует прямое соотнощение объемов уплотненных клеток в коленах 39 и 40 и каждый из этих объемов можно измерять.

Объем уплотненных клеток в колене 39 можно определить оптически, например, с помощью фотоэлектронного устройства. Для этого плоскость вращения головки 33 центрифуги помещают между неподвижным зеркалом

46п фотодетектором 47. Зеркало п фотодстектор установлены так, чтобы они освещались через окно 43 и капиллярную камеру 37 при каждом повороте головки центрифуги. Выход фотодетектора подключен к усилителю 48, выход которого через быстродействующую интегрирующую цепь 49 присоединен к первому входу дифференциального усилителя 50; компенсирующее напряжение в потенциометре 51 прилагается ко второму входу дифференциального усилителя 50, выход которого связан с электрическим приводом 52, снабженным арматурой 53. На арматуре неподвижно установлено зеркало.54. которое расположено так. что оно отражает, световой луч 55.. ограт1ичепныйотверстиел .5.6 .и.напр-авленный от источника .света 57 череа :колли: 1атор 58 на. зеркало 46. Колтпенсир-ующее-напр.яже.пие на потенциометре51; прилагаемое ко второму входу дифференциального усилителя 50,

0 достаточно для приведения в действие привода 52, поддерживающего луч 55 света на внутренне-радиальном конце окна 43. Световой луч перемещается наружу по стрелке 59, когда зеркало 54 поворачивается электродвига5 телем привода 52 против часовой стрелки. Когда порция крови поступает в капиллярную камеру 37, зеркало 54 возвращается в исходное положение, и световой луч 55 располагается на внутренне-радиальном конце окна 43. Как только порция пробы крови в капиллярной камере уплотняется, и поскольку плазма 60 прозрачна, световой луч модулируется, и световой импульс проходит через капиллярную камеру на детектор 47 при каждом повороте головки центрифуги. Каждый световой импульс, падающий на фотодетектор 47, заставляет усилитель 48 заряжать интегрирующую цепь 49, при этом напряжение, прилагаемое к первому входу дифференциального усилителя 50, быстро и непрерывно возрастает в противоположность компенсирующему напряжению на втором входе этого дифференциального усилителя. Электродвигатель привода 52 приводится в действие и заставляет зеркало 54 поворачиваться против часовой стрелки, при этом световой луч перемещается наружу по радиусу головки центрифуги. Благодаря заряжающему действию интегрирующей цепи 49 световой луч непрерывно прослеживает границу 61 раздела между плазмой 60 и уплотненными клетками 44 в колене 39. Когда клетки уплотняются и граница 61 раздела фиксируется, световой луч остается неподвижным на этой границе, положение зеркала 54 указывает объем уплотненных клеток в капиллярной камере 37. В действительности световой луч несколько колеблется около границы раздела благодаря мгновенной зарядке и разрядке интегрирующей цепи 49. Например, если световой луч находится на границе раздела, то общее освещение фотодетектора 47 несколько уменьшено, что приводит к мгновенной разрядке интегрирующей цепи 49 и соответствующему уменьшению напряжения на первом входе дифференциального усилителя 50. Соответственно, электродвигатель привода 52 поворачивает зеркало 54 против отверстия 64 по трубке 65, которая соединена с выходным отверстием накопительной камеры (не показана на чертежах), подобной камере 16 на фит. I. В этом случае программное устройство 31 должно быть приспособлено для управления дополнительным источником проб крови и порциями промывочной жидкости, соответствующим источнику 1, а также вентильным устройством, соответствующим вентилям 29 и 30; это обеспечивает одновременную поцачу проб крови по трубкам 26 и 65 в загрузочные отверстия 27 и 64, соответственно. Объем уплотненных клеток во второй капиллярной камере 63 можно оптически определять при дублировакии описанного выше регистрирующего оборудования, представленного капиллярной камерой 63, световым лучом 66, зеркалом 67 и фотодетектором 68, как это показано пунктиром на фиг. I. Фотодетекторы 47 и 68 могут быть связаны вращением центрифуги так, чтобы они включались только при прохождении соответствующих капиллярных камер 37 и 63 между ними и зеркалами 46 и 67, соответственно. Поэтому, объемы уплотненных клеток в коленах 39 и 69 могут быть определены и результаты записаны отдельно. Например, самописец 62 может быть обычным двухперьевым устройством, каждое из перьев которого связано с соответствзющим регистрирующим устройством капиллярных камер 37 и 63. соответственно, или это может быть отдельный самописец, связанный с регистрирующим устройством капиллярной камеры 63, как указано выше. Предмет изобретения 1.Устройство для определения объема чатиц в жидких средах, например в крови, соержащее центрифугу с электрическим привоом и капиллярные камеры, отличающеес я тем, что, с целью обеспечения непрерывного автоматического процесса исследования и повышения точности определения объема частиц, в нем установлены загрузочный механизм, один или несколько, по числу капиллярных камер, программное и фотоэлектронные устройства, а капиллярные камеры выполргены с возвратным направлением, например, S-образной и j-образной формы. 2.Устройство по п. I, отличающееся тем. что, с целью непрерывной автоматической подачи заданных порций исследуемой жидкости с последуюпдей промывкой и продувкой капиллярных камер, загрузочный механизм выполнен в виде источника исследуемой жидкости, источника промывочной жидкости, насоса пульсирующего потока, накопительной камеры, управляемых вентилей и систелгы трубопроводов, выход которой соединен с капиллярной камерой. 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью регистрации процесса центрифугирования и индикации объема уплотненных частиц, фотоэлектронное устройство выполнено в виде последовательно установленных источника света, коллиматора, ограничительного отверстия, подвижного зеркала, неподвижного зеркала, неподвижного зеркала, фотодетектора и последовательно включенных усилителя, интегрирующей цепочки, дифференциального усилителя и электрического привода движения подвижного зеркала и писчика регпстрируюп1его прибора. 4.Устройство по п. 1, отличающееся тем. что, с целью тос.тедовательного забора проб исследуемой жидкости, затем промывочной и синхронизации работы загрузочного механизма, программное устройство выполнено в виде релейного источника последовательны сигналов.