Устройство для определения содержания холестерина в крови

 

Изобретение относится к медицине и медицинской технике и может быть использовано для проведения экспресс-анализов пробы на содержание холестерина. Сущность: устройство содержит источник света 1, формирователь светового потока 2, акустооптический перестраиваемый фильтр 3, усилитель мощности 4, генератор высокой частоты 5, микропроцессор 6, персональную ЭВМ 7, фотоприемник 8, предварительный усилитель 9, масштабирующий усилитель 10, аналого-цифровой преобразователь 11, блок 12 обработки и формирования управляющих сигналов. Используется акустооптическая фильтрация светового потока. Каждое значение отсчетов сравнивается с предварительно записанными значениями пропускания оптической части устройства, спектральный характеристикой приемника и источника излучения, рассчитывается коэффициент поглощения в дискретных точках регистрируемого спектра. Информация о форме спектральной полосы и значений концентрации холестерина выводится на дисплей или иной регистрирующий блок. 2 ил.

Изобретение относится к медицине и медицинской технике и может быть использовано для проведения экспресс-анализов пробы крови на содержание холестерина, а также триглицеридов, холестерина липопротеидов, при осуществлении ранней диагностики болезней обмена.

В настоящее время самым распространенным методом определения содержания холестерина в крови является колориметрический метод. Суть его в том, что сыворотка крови предварительно разбавляется в нескольких растворах и по их цветовой насыщенности фотометрически определяют содержание холестерина. Недостаток этого метода в том, что необходимо использовать набор дорогостоящих реагентов, автоматизированные дозирующие системы с целью обеспечения гарантии точности воспроизведения концентраций растворов реагентов и относительно длительное время измерения. (Лабораторное дело, N 6, 1977, с. 375-380).

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее как и предложенное, источник излучения, фотоприемник, электронно-логический блок, формирователь светового потока, состоящий из конденсатора, диафрагмы, коллимирующего объектива, призмы, объектива, расположенных на оптической оси, устройство также содержит приспособление для разложения вторичного излучения на спектральные составляющие. Блок фотоприемников выполнен в виде двухмерной матрицы (А.с. СССР N 1097954, кл. G 01 N 33/48, 1982).

Недостатком устройства является относительно невысокое быстродействие, невозможность повторения результатов с достаточной степенью достоверности, ограниченные функциональные возможности.

Изобретение направлено на упрощение оптического тракта, уменьшение потерь светового потока, работу в режиме реального масштаба времени, обеспечение достоверности и повторяемости полученных результатов, увеличение быстродействия.

Это достигается тем, что предлагаемое устройство наряду со сходными признаками прототипа содержит высокочастотный генератор, усилитель мощности, аналого-цифровой преобразователь, предварительный усилитель, масштабирующий усилитель и акустооптический перестраиваемый фильтр, вход которого оптически связан с выходом формирователя светового потока, а выход оптически связан с входом фотоприемника, выход которого соединен с входом предварительного усилителя, выход которого соединен с первым входом масштабирующего усилителя, второй вход которого соединен с первым выход блока обработки и формирования управляющих сигналов, второй выход которого соединен с первым выходом блока обработки и формирования управляющих сигналов, второй выход которого соединен с первым входом усилителя мощности, второй вход которого соединен с выходом высокочастотного генератора, вход которого соединен с третьим выходом блока обработки и формирования управляющих сигналов, первый вход которого соединен с первым выходом масштабирующего усилителя, второй выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен со вторым входом блока обработки и формирования управляющих сигналов, выход усилителя мощности соединен со входом акустооптического перестраиваемого фильтра.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 схематически пример реализации формирователя светового потока и акустооптического перестраиваемого фильтра.

Приняты следующие обозначения: источник света 1, формирователь светового потока 2, акустооптический перестраиваемый фильтр 3, усилитель мощности 4, генератор высокой частоты 5, микропроцессор 6, персональная ЭВМ 7, фотоприемник 8, предварительный усилитель 9, масштабирующий усилитель 10, аналого-цифровой преобразователь 11, блок 12 обработки и формирования управляющих сигналов, объектив, состоящий из диафрагм 13, 14, 15 и линз 16, 17, кюветное отделение 18, акустооптическая ячейка 19, линза 20, диафрагма 21.

В качестве источника 1 света может быть использована стандартная кварцевая лампа, например, КМ-1 или кварцевая галогеновая лампа, например, КГМ-12-40, работающие от регулируемого источника питания. В качестве акустооптического перестраиваемого фильтра 3 может быть использована, например, известная конструкция акустооптической ячейки, состоящей из оптически двухосного кристалла, например, парателлурита ТеО₂, пьезоэлектрического преобразователя, поглотителя акустической волны или же ей подобная. (Патент США N 3771856, кл. G 02 F 1/28, 1973; а.с. СССР N 1247816, кл. G 02 F 1/11, 1984). Спектральная фильтрация в акустооптическом фильтре обеспечивается угловым разделением монохроматического и "белого" излучений, а пространственное выделение монохроматического излучения обеспечивается линзой 20 и диафрагмой 21.

Акустооптический перестраиваемый фильтр 3 обеспечивает дискретную селекцию (256 точек) длин волн в пределах измеряемого спектра (2,6-3,6 мкм) с относительным спектральным разрешением, равным 500 (0,002 х λ мкм, т.е. при λ 3 мкм λ= 0,006 мкм). Частота возбуждения акустооптической волны лежит в области 40 мГц и обеспечивается генератором 5 высокой частоты, управляемым блоком 12. При этом значение частоты акустической волны однозначно связано со спектральной частотой лини излучения.

В качестве блока 12 обработки и формирования управляющих сигналов могут быть использованы любые совместимые микропроцессоры и персональные ЭВМ, например, 1ВМ286.

Так как ИКС сильно поглощает связи О-Н и С-Н, водные растворы и многие органические растворители непрозрачны, в связи с этим подготовка пробы крови к исследованию может проводиться следующим образом. Сыворотку крови смешивают с экстрагирующим неводным раствором, например, изопропанолом, затем отбирают надосадочную жидкость, выпаривают ее и сухой остаток растворяют в четыреххлористом углероде ССl₄.

С целью снижения погрешности при измерениях, неоднородность спектра излучения и другие факторы (оптическая проницаемость кюветы, спектральная чувствительность терморезистора, дрейф нуля и т.д.) учитываются нормировкой и калибровкой.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Свет, излучаемый, например, галогеновой лампой, формируется в пучок необходимого диаметра с помощью элементов 13-17 формирователя 2 светового потока. После прохождения через образец крови световой поток попадает на акустооптическую ячейку. Одновременно в нем возбуждается акустооптическая волна путем подачи с генератора 5 управляемого блоком 12 через усилитель 4 мощности заданного высокочастотного сигнала. В результате акустооптического взаимодействия происходит спектральное разделение светового излучения. При этом длина волны, выделенного монохроматического сигнала синхронно связана с частотой высокочастотного сигнала. Поступившее на фотоприемник 8 монохроматическое излучение преобразуется, усиливается предусилителем 9 до нормированного сигнала и поступает на вход масштабирующего усилителя 10. Затем сигнал поступает в блок 11, где он интегрируется c разными знаками в двух равных временных интервалах. Поcле каждого цикла двухполярного интегрирования сигнал запоминается в аналоговой ячейке и преобразуется в дискретную форму. В блоке 12 встроенный микропроцессор 6 позволяет по результатам анализа входного сигнала пороговым компаратором, который находится на входе масштабирующего усилителя 10, переключать его до начала накопления сигнала, а по результатам аналого-цифрового преобразования сигнала принять решение о продолжении или прекращении накопления сигнала. Набор программ микрокомпрессора, записанный в ПЗУ, позволяет реализовать различные режимы накопления и обработки сигнала. Обмен с персональной ЭВМ производится через байтовый параллельный встроенный контроллер.

Спектр прошедшего излучения регистрируется в виде 256 дискретных значений спектральных интенсивностей. Каждое значение отсчетов сравнивается с предварительно записанными значениями пропускания оптической части устройства, включая кюветное отделение, спектральную характеристику фотоприемника и источника излучения и рассчитывается коэффициент поглощения в дискретных точках регистрируемого спектра. Информация о форме спектральной полосы и значениях концентраций холестерина выводятся на дисплей или иной регистрирующий блок. Управление процессами нормировки и измерения выполняется автоматически. Время измерения концентрации не превышает 10 с. Время подготовки пробы крови (сушка, разбавление) не превышает 10-15 мин.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ХОЛЕСТЕРИНА В КРОВИ, включающее источник света, оптически связанный с формирователем светового потока, фотоприемник, а также блок обработки и формирования управляющих сигналов, отличающееся тем, что в него введены высокочастотный генератор, усилитель мощности, аналого-цифровой преобразователь, предварительный усилитель, акустооптический перестраиваемый фильтр, вход которого оптически связан с выходом формирователя светового потока, а выход оптически связан с входом фотоприемника, выход которого соединен с входом предварительного усилителя, выход которого соединен с первым входом масштабирующего усилителя, второй вход которого соединен с первым выходом блока обработки и формирования управляющих сигналов, второй выход которого соединен с первым входом усилителя мощности, второй вход которого соединен с выходом высокочастотного генератора, вход которого соединен с третьим выходом блока обработки и формирования управляющих сигналов, первый вход которого соединен с первым выходом масштабирующего усилителя, второй выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом блока обработки и формирования управляющих сигналов, выход усилителя мощности соединен с входом акустического перестраиваемого фильтра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2