Прибор для биомедицинских и токсикологических исследований

Авторы патента:

G01N33/48 - биологических материалов, например крови, мочи (G01N 33/02-G01N 33/14,G01N 33/26,G01N 33/44,G01N 33/46 имеют преимущество; определение всхожести семян A01C 1/02); приборы для подсчета и измерения клеток крови (гемоцитометры) (подсчет клеток крови, распределенных по поверхности, путем сканирования этой поверхности G06M 11/02)

G01N21/13 - перемещение кювет или твердых образцов к месту исследования или от него

Владельцы патента RU 2632719:

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научный центр психического здоровья" (RU)
Общество с ограниченной ответственностью "Компания "Ялма" (RU)

Изобретение относится к области экологии, фармакологии, токсикологии, медицины и касается автоматизации определения подвижности биологических тест-объектов на 96-луночном планшете. Прибор для измерения подвижности тест-объектов в исследованиях для определения активности комплемента сыворотки крови содержит корпус, установочный узел для размещения планшета с пробами в лунках, шаговый привод, блок управления, подключенный к персональному компьютеру, и фотометрический модуль, представляющий собой модуль динамического светорассеяния, выполненный в виде источника излучения, размещенного над лунками планшета, и фотоприемника излучения, расположенного под лунками планшета и под углом к осевой линии источника излучения. Достигается ускорение анализа, повышение надежности механической части прибора, уменьшение габаритов устройства, а также - удобство пользования. 1 пр., 3 ил.

Изобретение относится к области экологии, фармакологии, токсикологии и медицины (например, определение активности комплимента).

Известно оптоэлектронное устройство для оценки подвижности микроорганизмов в целях биологического мониторинга природных водоемов (Патент SU 1697004). Однако данное устройство предназначено для работы только в полевых условиях и имеет один канал съема информации.

Известно устройство для определения подвижности биологических объектов в жидкой среде для оценки токсичности водных растворов (Патент SU 1677630 A1). Однако данное устройство имеет сложную оптическую систему и требует наличия кюветы с 4-мя прозрачными стенками, где проводятся измерения.

Известен прибор для экотоксикологического контроля, позволяющий визуализировать подвижные биологические объекты путем построения 2,5 D-графика. Однако прибор имеет сложную конструкцию, низкую производительность, а измерения проводят в тонком слое (И.С. Захаров, А.В. Завгодский. Биотестовые аппаратурные средства и методы контроля локомоций инфузорий, Известия ЮФУ, Раздел III, Биотехнологии, 2008, стр. 205-209).

Известен прибор "Биотестер-2" для применения в области токсикологического мониторинга, использующий локомоторные способности инфузорий. Измерения проводят в стандартной кювете, фотометрическим способом [И.С. Захаров, А.В. Пожаров, Т.В. Гурская, А.Д. Финогенов. Биосенсорные системы в медицине и экологии - СПб: СПбГУТ, 2003; Д.О. Виноходов. Токсикологические исследования кормов с использованием инфузорий, Санкт-Петербург, 1995). Отсутствие автоматизации измерений снижает производительность и практическую ценность этого устройства.

Все вышеперечисленные устройства конструктивно не приспособлены для проведения измерений на 96-луночном планшете. А между тем, такой планшет является дешевым расходным материалом, состоящим из 12 стрипов по 8 лунок в каждом. Планшет оптически прозрачен, нетоксичен и имеет стандартные размеры вне зависимости от производителя. Привлекательность использования планшета связана с тем, что он позволяет легко автоматизировать процесс анализа. Даже при работе в полуавтоматическом режиме оператор может использовать весь ассортимент приспособлений, специально созданный для работы с планшетом и выпускаемый в промышленном масштабе (8-ми и 12-ти канальные пипетки, инкубаторы, шейкеры, ридеры и пр.).

Наиболее близким к изобретению является устройство для автоматического определения характеристик газовых и жидкостных проб (Патент RU 2035716), содержащее корпус, установочный узел для размещения планшета с пробами, два шаговых привода для перемещения установочного узла по двум взаимно перпендикулярным осям, неподвижный фотометрический модуль, где под фотометрическим модулем понимается пара элементов: излучатель и фотоприемник, размещенные по разные стороны от плоскости перемещения установочного узла с планшетом. Устройство также содержит блок обработки, блок регистрации и управления.

Конструкция, реализующая данное изобретение, имеет следующие элементы, общие с прототипом: корпус, установочный узел для размещения планшета с пробами, шаговый привод, неподвижный фотометрический модуль и блок управления.

Недостатки прототипа заключаются в неспособности обычного фотометрического модуля, для которого излучатель и фотоприемник расположены на одной оптической оси, производить измерение подвижности рассеивающих частиц, а также наличием большого количества движущихся деталей, что снижает надежность устройства в целом. Недостатком прототипа является, также, невысокая производительность, обусловленная тем, что вышеописанный фотометрический модуль способен одномоментно анализировать только одну лунку планшета. Эта схема сканирования планшета требует наличия двух шаговых приводов, что увеличивает габариты конструкции и ее стоимость.

Цель изобретения - повышение производительности и сокращение времени анализа тестируемого раствора (соединения) на токсичность или иную характеристику его физиологической активности.

В основе изобретения лежит автоматизированное измерение подвижности микробиологических тест-объектов на 96-луночном планшете в отсутствии и присутствии различных доз испытуемого вещества. Измерение подвижности осуществляется фотометрическим модулем на основе метода динамического светорассеяния (И.С. Захаров, А.В. Пожаров, Т.В. Гурская, А.Д. Финогенов. Биосенсорные системы в медицине и экологии. - СПб: СПбГУТ, 2003).

Технический результат, достигаемый при использовании данного изобретения, заключается в возможности анализировать подвижность тест-объектов, общем сокращении времени анализа, повышения надежности механической части прибора, уменьшении габаритов устройства и удобства пользования.

Указанный технический результат достигается за счет того, что согласно изобретению использован модифицированный фотометрический модуль, позволяющий измерять подвижность частиц и мутность раствора, анализу подвергается сразу целый стрип (последовательный ряд из 8-ми лунок планшета), для чего используется линейка из восьми идентичных неподвижных фотометрических модулей, использован только один шаговый двигатель, жестко закрепленный на корпусе и обеспечивающий перемещение установочной платформы с планшетом перпендикулярно расположению линейки фотометрических модулей.

На рис. 1 изображена внутренняя компоновка узлов прибора, а на рис. 2 - оптическая схема фотометрического модуля (единицы узла считывания). Весь прибор заключен в корпус 1, на котором расположен выключатель питания 2, сопряженный с блоком питания 3. Планшет 6 расположен и зафиксирован на установочной платформе 7, приводимой в возвратно-поступательное движение шаговым двигателем 8, жестко связанным с корпусом прибора 1. Узел считывания состоит из восьми последовательно расположенных фотометрических модулей, состоящих в свою очередь из излучающей и регистрирующей частей. Сверху, над планшетом расположена линейка из 8-ми излучающих частей узла считывания 9, а снизу, под планшетом - комплиментарный им набор регистрирующих частей 10. Согласованную работу всех компонентов прибора осуществляет блок управления 4, который обеспечивает также двустороннюю связь с персональным компьютером 5.

На рис. 2 представлена детализированная оптическая схема фотометрического модуля. Излучающая часть состоит из источника излучения 11, диафрагмы 12 и линзы 13. Излучение проходит через кювету с тест-объектом 14, рассеивается на движущихся частицах и достигает регистрирующей части, которая содержит диафрагму 15 и фотоприемник излучения 16, расположенный под некоторым углом О к главной оптической оси излучателя 17.

Вышеописанный фотометрический модуль по сравнению с прототипом имеет более простое конструктивное исполнение, так как не содержит призму, фильтры и дополнительную линзу. Это обстоятельство позволяет сконструировать недорогой считывающий узел, подвергающий анализу сразу целый стрип, что в свою очередь дает возможность использовать однокоординатную систему перемещения планшета, для которой требуется всего один шаговый двигатель в отличие от прототипа. В совокупности, эти особенности прибора позволяют сократить время анализа, повысить надежность механической части прибора, а также уменьшить габариты прибора по сравнению с прототипом почти в 2 раза.

Работает прибор следующим образом. После его подключения к бытовой сети и персональному компьютеру, оператор запускает специализированное приложение, контролирующее работу прибора в интерактивном режиме. Затем, на подвижную платформу помещается планшет, содержащий тестируемые образцы, крышка кюветного отделения закрывается, а блок управления прибора отсылает приложению соответствующее сообщение. Одномоментному анализу подвергается сразу целый стрип планшета. В зависимости от выбранного режима, сканирование планшета будет происходить либо в ручном (асинхронный опрос лунок), либо автоматическом режимах (синхронный опрос по заданной программе).

Прибор позволяет измерять абсолютную и относительную подвижности тест-объектов в присутствии разных концентраций токсикантов, а также мутность испытуемых растворов. При использовании соответствующих протоколов могут быть выполнены анализы на острую и хроническую токсичность (определение ЛД50 и ЛД100), определение эффективной концентрации фармакологических препаратов (ЕС50), а также титра комплимента. Результаты всех измерений могут быть представлены как в графическом (кинетические кривые), так и текстовом видах.

Пример использования прибора

К 200 мкл суспензии инфузорий tetrahymena periformis было добавлено 50 мкл сыворотки крови человека. Комплимент, содержащийся в сыворотке, является неспецифическим токсикантом для этого вида инфузорий (и многих других видов простейших). Кинетическая кривая изменения относительной подвижности клеток приведена на рис. 3. Хорошо видно, что период возбуждения инфузорий (стадия А) сменяется угнетением их подвижности (стадия Б), что характерно для действия многих токсических агентов (Д.О. Виноходов. Токсикологические исследования кормов с использованием инфузорий, Санкт-Петербург, 1995).

Ссылки

1. Д.О. Виноходов. Токсикологические исследования кормов с использованием инфузорий, Санкт-Петербург, 1995.

2. И.С. Захаров, А.В. Завгодский. Биотестовые аппаратурные средства и методы контроля локомоций инфузорий, Известия ЮФУ, Раздел III, Биотехнологии, 2008, стр. 205-209.

3. И.С. Захаров, А.В. Пожаров, Т.В. Гурская, А.Д. Финогенов. Биосенсорные системы в медицине и экологии. - СПб: СПбГУТ, 2003.

4. А.Н. Машковцев, Л.С. Осипов, К.Н. Пилипенко. Устройство для определения характеристик газовых и жидкостных проб. Патент RU 2035716.

5. А.П. Еськов. Устройство для оценки подвижности микроорганизмов. Патент SU 1697004 A1, Бюл. изобр. №45.

6. А.П. Еськов, А.В. Филатов. Устройство для определения подвижности биологических объектов в жидкой среде. Патент SU 1677630 A1, Бюл. изобр. №34.

Прибор для измерения подвижности тест-объектов в исследованиях для определения активности комплемента сыворотки крови, характеризующийся тем, что содержит корпус, установочный узел для размещения планшета с пробами в лунках, шаговый привод, блок управления, подключенный к персональному компьютеру, и фотометрический модуль, представляющий собой модуль динамического светорассеяния, выполненный в виде источника излучения, размещенного над лунками планшета, и фотоприемника излучения, расположенного под лунками планшета и под углом к осевой линии источника излучения.

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть использовано для определения оптимального интервала между операциями эндопротезирования при лечении двусторонних заболеваний тазобедренных или коленных суставов.

Устройство для определения функциональной активности комплемента // 2632694

Изобретение относится к области медицинской и ветеринарной иммунологии, а именно к устройствам для определения функциональной активности комплемента в крови человека при диагностике ряда заболеваний.

Способ химиолучевого лечения орофарингеального рака // 2632542

Изобретение относится к медицине, онкологии, радиологии, лучевой терапии. Способ лучевой терапии (ЛТ) орофарингеального рака (ОФР) на фоне соответствующей химиотерапии включает предварительное определение у больного массы тела и диаметра шеи и предлучевую подготовку с использованием КТ-топометрии и расчета дозиметрического плана.

Способ прогноза риска развития инфекционно-воспалительных осложнений у женщин после сверхранних преждевременных родов // 2632521

Изобретение относится к области медицины, а именно к акушерству, и касается способа раннего прогнозирования развития инфекционно-воспалительных осложнений (ИВО). У женщин после сверхранних преждевременных родов перед родами устанавливают: имели ли место роды ранее, страдает ли женщина эндокринной патологией и никотинозависимостью, была ли угроза прерывания беременности в первом триместре данной беременности, имеет ли место истмико-цервикальная недостаточность при данной беременности.

Способ персонализированного ведения беременных с инфекционной патологией урогенитального тракта на ранних сроках гестации // 2632435

Изобретение относится к медицине, а именно к инфекционным болезням, акушерству и гинекологии, и может использоваться для ведения беременных с инфекционной патологией урогенитального тракта на ранних сроках гестации.

Способ прогнозирования степени вероятности полной регрессии при проведении неоадъювантной химиотерапии у пациенток с люминальным в молекулярно-генетическим субтипом рака молочной железы // 2632112

Изобретение относится к медицине, а именно к онкологии, и может быть использовано для прогнозирования степени вероятности полной регрессии при проведении неоадъювантной химиотерапии у пациенток с люминальным В молекулярно-генетическим субтипом рака молочной железы.

Способ прогнозирования развития аномальных маточных кровотечений пубертатного периода у девочек-подростков, рожденных с задержкой внутриутробного роста // 2632106

Изобретение относится к области медицины, а именно к акушерству и гинекологии, и может быть использовано для прогнозирования риска развития аномальных маточных кровотечений пубертатного периода у девочек-подростков, рожденных с задержкой внутриутробного роста плода.

Способ определения топирамата в плазме крови // 2631613

Изобретение относится к фармакологии и может быть использовано для проведения терапевтического лекарственного мониторинга топирамата у пациентов в условиях стационара.

Способ прогнозирования развития печеночной недостаточности при механической желтухе в эксперименте // 2631596

Изобретение относится к медицине и предназначено для прогнозирования развития печеночной недостаточности при механической желтухе. Дополнительно проводят приготовление мазков крови с последующим сканированием эритроцитов методом полуконтактной атомно-силовой микроскопии и измерения их параметров, затем определяют индекс печеночной недостаточности, учитывая показатель значения билирубина, гаммаглютамилтрасферазы, аланинаминотрансферазы, аспартатаминотрасферазы, относительный объем эритроцита, который определяют как ΔV=V/V0, где V - объем эритроцита в эксперименте, a V0 - объем эритроцита в норме, оба объема вычисляют по данным атомно-силовой микроскопии.

Способы и композиции для улучшения популяции кишечной микробиоты и их осуществления // 2631595

Группа изобретений относится к медицине и предназначена для улучшения структуры кишечной микробиоты. Описано применение берберина, позволяющее избирательно увеличивать первую популяцию кишечной микробиоты при одновременном уменьшении второй популяции кишечной микробиоты у субъекта.

Фотометрический анализатор с ячейкой для установки оптической наливной кюветы // 2509297

Изобретение относится к области медицины и биологии и может быть использовано для определения количественного содержания анализируемого вещества в физиологической жидкости.

Устройство для определения характеристик газовых и жидкостных проб // 2035716

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в метеорологии для измерения водности облаков и туманов, а также для измерения оптической плотности жидкостных растворов.

Кюветодержатель // 841609

Устройство для определения и разметки кристаллографической оси у круглых кварцевыхпластин // 177114

Прибор для оптического контроля деталей, например, цапф осей часового баланса // 117154

Прибор для автоматической обработки микроскопических объектов // 54613

Электрохимический способ выявления аминокислотных замен и идентификации пептидов // 2633078

Изобретение относится к области химии, а именно к аналитической химии, электрохимии и биохимии, и предназначено для идентификации пептидов и выявления аминокислотных замен в их структурах. Для осуществления способа на печатный графитовый электрод наносят аликвоту 60-100 мкл 50 мкМ раствора пептида в буферном растворе. Регистрируют квадратно-волновую вольтамперограмму окисления в области от 0 до 1,5 В (отн. Ag/AgCl). Измеряют потенциалы максимумов и высоты полученных сигналов окисления аминокислотных остатков - пиков или волн и фиксируют результаты. По различию в положении потенциалов максимумов сигналов окисления и их интенсивности, зная аминокислотные последовательности для группы исследуемых пептидов или имея базу данных, полученную ранее, проводят идентификацию пептидов. При сравнении результатов относительно контроля - «нормального» пептида, констатируют аминокислотную замену. Использование изобретения обеспечивает электрохимическую идентификацию пептидов и выявление в их структуре аминокислотных замен. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл., 1 пр.

Способ раннего выявления иммунологических проявлений побочного действия кортикостероидов при нефротическом синдроме у детей // 2633592

Изобретение относится к медицине, в частности к педиатрии, и может быть использовано для индивидуальной количественной оценки ранних проявлений неблагоприятного побочного действия кортикостероидных препаратов на иммунологические процессы в организме ребенка при терапии нефротического синдрома. Для этого используют показатели уровня лейкоцитов периферической крови (Алейк), процентного содержания в крови всех форм нейтрофилов (Анейт) и моноцитов (Амон), на основании которых проводят расчет коэффициента модификации Млейк – лейкоцитов, Мнейт – нейтрофилов, Ммон – моноцитов по формулам: Млейк = (Алейк – 3,5) х 1,1; Мнейт = (Анейт – 19) х 0,5; Ммон = (Амон – 2) х 2. С учетом коэффициента модификации каждого показателя рассчитывают индекс иммунологических реакций (ИИР) по формуле: при значениях ИИР > 13,5 ед. определяют неблагоприятные побочные реакции кортикостероидных препаратов на иммунологические процессы в организме ребенка. Способ позволяет своевременно провести мероприятия по фармакологической коррекции возникающих неблагоприятных побочных реакций процессы в организме ребенка. 9 табл., 3 пр.

Способ прогнозирования метаболического синдрома у больных хронической обструктивной болезнью легких // 2633931

Предлагаемое изобретение относится к медицине, а именно к внутренним болезням, и может быть использовано для прогнозирования метаболического синдрома у больных с хронической обструктивной болезнью легких. Сущность изобретения заключается в том, что в способе прогнозирования метаболического синдрома у больных хронической обструктивной болезнью легких, включающем определение прогностических факторов риска, исследуют исходные значения: сосудистого эндотелиального фактора роста - VEGF, церулоплазмина - ЦП, иммунореактивного инсулина - ИРИ, глюкозы натощак - глюкозы, индекса массы тела - ИМТ, триглицеридов – ТГ, и решают дискриминантное уравнение: Д=-2,75+0,35×VEGF-0,65×ЦП+0,07×ИРИ+0,38×Глюкоза+0,26×ИМТ+1,28×ТГ, где Д - дискриминантная функция, граничное значение которой равно нулю, VEGF - исходный уровень сосудистого эндотелиального фактора, измеренный в пг/мл; ЦП - исходный уровень церулоплазмина, измеренный в мкг/мл; ИРИ - исходный уровень иммунореактивного инсулина, измеренный в мкЕД/мл; глюкоза - исходный уровень гликемии натощак, измеренный в ммоль/л; ИМТ - исходный уровень индекса массы тела, измеренный в кг/м2; ТГ - исходный уровень триглицеридов, измеренный в ммоль/л; при Д больше или равно нулю прогнозируют развитие метаболического синдрома в течение года, а при Д меньше нуля прогнозируют неразвитие метаболического синдрома. Изобретение позволяет повысить эффективность прогнозирования развития метаболического синдрома у больных с хронической обструктивной болезнью легких путем интегральной оценки сосудистого эндотелиального фактора роста, маркера перекисного окисления липидов, маркера инсулинорезистентности, гликемии, индекса массы тела, липидного обмена.

Способ ранней оценки риска инфекционных осложнений у пациентов с травмами // 2634036

Изобретение относится к области медицины, в частности к неотложной медицине и травматологии. Определяют состояние пациента путем измерения параметров крови и клинических показателей. Причем в качестве параметров крови измеряют уровень гемоглобина в крови. Определяют наличие алкогольного опьянения, индекс Кердо и, с учетом возраста пациента и вида травмы, определяют риск инфекционных осложнений у пациента путем вычисления баллов. Суммируют полученные баллы и в зависимости от полученного значения оценивают минимальный риск, умеренный риск, высокий риск или крайне высокий риск инфекционных осложнений. Способ позволяет осуществить прогноз развития инфекционных заболеваний за счет определения информативных клинических и лабораторных показателей с учетом возраста пациента и вида травмы на дооперационном этапе. 1 табл., 3 пр.

Способ прогнозирования первичной слабости родовой деятельности // 2634039

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для прогнозирования слабости родовой деятельности. На сроке доношенной беременности определяют показатели крови: общий белок, уровень альфа-глицерофосфатдегидрогеназы в лимфоцитах. Проводят молекулярно-генетический анализ полиморфизма генов: PPARA 2498, PPARGC1A S482G. Выполняют цервикометрию, ультразвуковое исследование фето-плацентарного комплекса с определением длины цервикального канала и плацентации по задней стенке матки. Присваивают балльные оценки показателям. Вычисляют прогностический индекс PI по заявленной формуле. При PI>0 прогнозируют низкий риск развития первичной слабости родовой деятельности, прогноз благоприятный. При PI≤0 - высокий риск развития первичной слабости родовой деятельности, прогноз неблагоприятный. Способ позволяет своевременно провести прогнозирование слабости родовой деятельности за счет оценки комплекса наиболее значимых показателей. 3 табл., 2 пр.