Патент на изобретение №2341199

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГИСТРАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ОСЕДАНИЯ ЭРИТРОЦИТОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к средствам медицинской диагностики заболеваний по скорости оседания эритроцитов (СОЭ). Устройство включает в себя стойку с оптически прозрачным капилляром, источник оптического излучения, приемник оптического излучения на базе приборов с зарядовой связью (ПЗС) и электронную систему преобразования и логико-математической обработки. Упомянутый источник выполнен на базе полупроводникового лазера с красным спектром излучения, расположенного над сосудом с исследуемым образцом крови таким образом, чтобы ось капилляра совпадала с направлением луча лазера. Согласование направления луча лазера и положением капилляра обеспечивается специальным фиксирующим устройством, расположенным между источником излучения и капилляром. Устройство позволяет устранить паразитную подсветку приемника излучения, обеспечивает повышение надежности определения границы раздела плазмы и крови, упрощение конструкции источника оптической излучения. 2 ил.

Изобретение относится к средствам медицинской диагностики заболеваний пациентов по скорости оседания эритроцитов (СОЭ) и может быть использовано для автоматизации процесса измерения СОЭ и расширения используемых диагностических признаков за счет математической обработки получаемого массива данных положения границы разделения плазмы крови и эритроцитов, регистрируемых через дискретные интервалы времени с начала измерения и до окончания процедуры анализа.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для автоматической регистрации параметров процесса осаждения крови [Бучаргина Ю.С., Буравлева Е.В., Воейков В.Л., Кагановский И.П., Кондаков С.Э. Устройство для автоматической регистрации параметров процесса осаждения крови. Номер патента: model-28551. Дата публикации: 22 апреля 2003], включающее неподвижно закрепленные в корпусе: вертикально установленную оптически прозрачную капиллярную трубку с исследуемым образцом крови; источник оптического излучения, установленный по одну сторону капиллярной трубки с возможностью перекрытия по высоте генерируемым пучком излучения исследуемого образца крови; приемник оптического излучения, выполненный на базе приборов с зарядовой связью и расположенный по другую сторону капиллярной трубки; собирающую оптическую систему, установленную между капиллярной трубкой и приемником оптического излучения с возможностью проецирования изображения исследуемого образца крови на фоточувствительной поверхности приемника оптического излучения, а также последовательно связанную с последним электронную систему преобразования, логико-математической обработки и визуализации выходного сигнала, генерируемого упомянутым приемником оптического излучения.

Основным недостатком известных устройств является относительная сложность реализации источника оптического излучения, обеспечивающего равномерное просвечивание всего столба крови. Для этого требуется линейка источников света, например светодиодов, оптический конденсор и отражатель. Это приводит к усложнению и удорожанию установки, а также увеличению ее габаритов. Для того чтобы обеспечить прохождение пучка излучения через плазму и стекло пробирки, необходима достаточно высокая мощность излучения, что может привести к изменению процесса оседания эритроцитов. Источник света, расположенный за пробиркой, приводит к фоновой засветке приемника излучения, приводящей к снижению его чувствительности. Для устранения влияния фоновой засветки необходимо применять дополнительные конструктивные меры. В качестве таких мер, например, авторы патента прототипа предлагают использование индивидуальных закрепленных относительно корпуса оптически непрозрачных кожухов, каждый из которых выполнен с двумя диаметрально противоположно расположенными вертикальными прорезями, при этом плоскости расположения продольных осей вышеупомянутых прорезей всех кожухов пересекаются по линии, проходящей перпендикулярно главной оптической оси собирающей оптической системы и непрозрачных кожухов с вертикальными прорезями, и размещение по ходу светового пучка устройств пространственного ограничения. Введение этих устройств усложняет устройство и принципиально затрудняет возможность оперативной смены капилляров с пробами крови.. Рассматриваемый способ подсветки, кроме того, дает дополнительный источник погрешности определения границы раздела плазмы и крови из-за возможных царапин на стекле капилляра, загрязнения этого стекла, воздушных пузырьков. В связи с этим перед взятием проб крови в автоматизированных устройствах такого типа рекомендуют проводить предварительную калибровку капилляров.

Целью настоящего изобретения является принципиальное устранение паразитной подсветки приемника излучения, повышение надежности определения границы раздела плазмы и крови, упрощение конструкции источника оптической подсветки.

Поставленная цель достигается за счет расположения источника оптического излучения, в качестве которого используется точечный источник когерентного оптического излучения красного спектра (полупроводниковый лазер), над сосудом с исследуемым образцом крови таким образом, чтобы направление луча лазера совпадало с вертикальной осью сосуда.

Сущность изобретения иллюстрируется структурной схемой фиг.1 Предлагаемое устройство, состоящее из оптически прозрачной капиллярной трубки 1 с исследуемым образцом крови 2, источника оптического излучения 3, приемника оптического излучения, выполненного на базе приборов с зарядовой связью (ПЗС) 4, собирающей оптической системы 5, установленной между сосудом с исследуемой кровью 1 и приемником оптического излучения 4 с возможностью проецирования изображения исследуемого образца крови на фоточувствительной поверхности приемника оптического излучения, а также последовательно связанной с последним электронной системы преобразования, логико-математической обработки и визуализации выходного сигнала, генерируемого упомянутым приемником оптического излучения 6, отличается тем, что источник оптического излучения на базе лазерного модуля 3 размещается над капилляром с исследуемым образцом крови 1, а между капилляром 1 и излучателем 3 располагается фиксирующее устройство 7.

Работу устройства можно проиллюстрировать на примере построения разработанной и используемой в медицинских исследованиях экспериментальной установке.

Капилляр 1 с исследуемым образцом крови 2 вставляется в штатив 9 и с помощью фиксирующего устройства 7 ориентируется таким образом, чтобы направление луча источника лазерного излучения совпадало с вертикальной осью сосуда. Наличие пружинящей резиновой прокладки 10 снизу облегчает установку капилляра в штатив и его фиксацию.

Луч полупроводникового лазера 3 проходит по капилляру параллельно его стенкам и в пустом капилляре за счет полного внутреннего отражения от стенок капилляра совершенно невидим. В плазме луч лазера отражается от взвешенных частиц и четко высвечивает столб плазмы, в то время как в столбе осевших эритроцитов происходит полное поглощение красного спектра источника лазерного излучения, за счет чего граница раздела даже визуально определяется более четко, чем при освещении источником, расположенным за исследуемым объектом. При этом полностью отсутствует фоновая засветка пространства за пределами капилляра. Это хорошо видно на фотографии (фиг.2) – фон вокруг сосуда абсолютно черный, т.е. полностью отсутствует фоновая засветка, четко видна граница между плазмой и осевшими эритроцитами. В качестве лазерного излучателя использован лазерный модуль DLDPM10-650-1 с длиной волны 650 нм и мощностью 1 мВт. Фиксирующее устройство 7 выполняется из тонкого металла таким образом, чтобы диаметр верхнее части позволил зафиксировать лазерный модуль, а внешний диаметр нижней трубки должен соответствовать внутреннему диаметру капилляра. Нижняя трубка в установке выполнена из медицинской иглы, к которой припаивается верхняя часть фиксирующего устройства.

Изображение исследуемого кровяного столба проецируется на ПЗС матрицу 4, с помощью которой изображение преобразуется в массив данных, передаваемых на компьютер для последующей обработки. В качестве приемника оптического излучения использована веб-камера LOGITECH QuickCam for Notebook Deluxe OEM (961442), которая включает в себя и собирающую оптическую линзу 5. Обработка последовательности получаемых фотокадров позволяет фиксировать кинетику изменения границы кровяной плазмы и эритроцитов, по особенностям которой производится диагностика многих заболеваний. В качестве электронной системы преобразования, логико-математической обработки и визуализации выходного сигнала используется персональный компьютер с соответствующим программным обеспечением.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает следующие преимущества:

– упрощение конструкции устройства оптического излучения для подсветки капилляров с исследуемой кровью,

– повышение надежности определения границы раздела плазмы и осевших эритроцитов,

– устранение влияния загрязнения внешних стенок капилляров,

– уменьшение разогрева исследуемых образцов крови за счет использования узконаправленного источника излучения, позволяющего принципиально ограничить выделяемую в образце мощность.

Формула изобретения

Устройство для автоматической регистрации параметров процесса оседания эритроцитов, включающее неподвижно закрепленные в корпусе вертикально установленный оптически прозрачный капилляр с исследуемым образцом крови и источник оптического излучения, приемник оптического излучения, выполненный на базе приборов с зарядовой связью, собирающую оптическую систему, установленную между капилляром с исследуемой кровью и приемником оптического излучения, выполненного с возможностью проецирования изображения исследуемого образца крови на фоточувствительной поверхности приемника оптического излучения, а также последовательно связанную с последним электронную систему преобразования, логико-математической обработки и визуализации выходного сигнала, отличающееся тем, что в качестве источника оптического излучения используется точечный источник когерентного оптического излучения красного спектра, расположенный над капилляром с исследуемым образцом крови, а между капилляром и излучателем расположено фиксирующее устройство, выполненное с возможностью согласования направления луча лазера с вертикальной осью капилляра.

РИСУНКИ