Устройство для контроля полидисперсных биологических жидкостей

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОЛИДИСПЕРСНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Барун Владимир ВладимировичИванов Аркадий Петрович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для контроля полидисперсных биологических жидкостей, содержащее источник излучения, поляризатор, анализатор, размещенные в поворотных устройствах, исследуемый образец, систему объективов, связанную с поляризатором и анализатором и подключенную к исследуемому образцу, фотоприемник, связанный со входом компьютера,отличающееся тем, что в него введены проточная измерительная кювета для тонкого слоя исследуемой полидисперсной биологической жидкости, насос промывки, шаговые двигатели, термостат, монохроматор, волоконно-оптический световод, компенсатор, микроскоп с 67322010.10.30 оптической системой и предметным столиком и система автофокусировки, причем волоконно-оптический световод подключен к монохроматору и поляризатору, компенсатор подключен к поляризатору и проточной измерительной кювете, проточная измерительная кювета закреплена на предметном столике микроскопа, оптическая система микроскопа связана с поляризатором и анализатором и подключена к проточной измерительной кювете, шаговые двигатели подключены к поворотным устройствам поляризатора, анализатора, промывочного насоса и системе автофокусировки, выход компьютера связан с блоком управления шаговыми двигателями.(56) 1. Патент РФ 2007101151, МПК 01 33/49, 2008. 2. Патент Беларуси 5299, МПК 01 21/21, 2009. Полезная модель относится к области оптического приборостроения, а именно к устройствам для оптико-физических измерений, и может быть использована для количественного контроля частиц различных полидисперсных биологических сред, в том числе для экологического контроля состояния природных водных объектов, анализа санитарногигиенического состояния продуктов питания, исследования гуморальных сред. Известен проточный анализатор - сканирующий цитометр, включающий проточную камеру, устройство формирования потока жидкости, содержащей частицы, источник когерентного света, светоделительный куб, поляризатор, фотоприемник и устройство управления и обработки данных. Проточная камера выполнена в виде сканирующей кюветы из оптически прозрачного материала с прямолинейным внутренним каналом и содержит сферическое зеркало, ось которого совпадает с осью внутреннего канала сканирующей кюветы. Внутренняя поверхность зеркала оптически связана с фотоприемником. Источник света формирует излучение, направленное вдоль оси внутреннего канала сканирующей кюветы. Излучение, рассеянное отдельной частицей, сканируется по апертуре фотоприемника во время движения частицы в потоке по каналу кюветы, что позволяет измерить индикатрису рассеяния частицы 1. По индикатрисе судят о характеристиках частиц. На основе измеренных характеристик контролируют состояние биологической жидкости. Недостатками такого устройства являются необходимость прецизионного исполнения оптической схемы, в частности требуется точно совместить оптические оси кюветы, зеркала, светоделительного куба, поляризатора и фотоприемника с частицей (типичные размеры 5-30 мкм) в ламинарном коаксиальном потоке и с лучом источника света, а также измерение индикатрисы рассеяния, т.е. угловой структуры рассеянного света, для чего требуются несколько фотоприемников, установленных под различными углами по отношению к лучу источника света. Кроме того, частицы биологической жидкости исследуются по отдельности, что не позволяет одновременно изучать кинетику изменения свойств окружающих частиц. Между тем, информацию о состоянии биологической жидкости несет статистическая совокупность ее частиц. Наиболее близким устройством к заявляемому является спектрополяриметр изображения для диагностики материалов биомедицинского происхождения, содержащий источник света, поляризатор и анализатор, размещенные в поворотных механизмах,исследуемый образец, фотоприемник (-камеру), связанный с входом компьютера, систему объективов для неинвазивной диагностики, микроконтроллерное регистрирующее устройство, специализированный процессор обработки изображений и проблемноориентированную экспертную систему на основе нечеткой логики. Система объективов связана с поляризатором и анализатором, а также с исследуемым образцом, -камера через микроконтроллерное регистрирующее устройство подсоединена ко входу компью 2 67322010.10.30 тера, выход компьютера связан со входом специализированного процессора обработки изображений, который соединен с проблемно-ориентированной экспертной системой на основе нечеткой логики 2. Недостатком указанного устройства является то, что оно позволяет получить только спектрополяризационные изображения биотканей (макрообъектов), но не обеспечивает возможность анализа изображения микрообъектов - частиц полидисперсных биологических сред. Для полезной модели поставлена задача повышения достоверности контроля состояния полидисперсных биологических жидкостей. Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве контроля полидисперсных биологических жидкостей, содержащем источник излучения, поляризатор и анализатор, размещенные в поворотных устройствах, исследуемый образец, систему объективов, связанную с поляризатором и анализатором, а также с исследуемым образцом, фотоприемник (-камеру), связанный со входом компьютера, введены проточная измерительная кювета с тонким слоем исследуемой полидисперсной биологической жидкости, насос промывки, шаговые двигатели, термостат, содержащий температурный сенсор и нагреватель, монохроматор, волоконно-оптический световод, компенсатор, оптическая система микроскопа и система его автофокусировки, предметный столик микроскопа,причем волоконно-оптический световод подключен к монохроматору и поляризатору,компенсатор подключен к поляризатору и проточной измерительной кювете, проточная измерительная кювета закреплена на предметном столике микроскопа, оптическая система микроскопа связана с поляризатором и анализатором и подключена к проточной измерительной кювете, шаговые двигатели подключены к поворотным устройствам поляризатора, анализатора, промывочного насоса и системы автофокусировки, выход компьютера связан с блоком управления шаговыми двигателями. На фигуре представлена схема устройства для контроля полидисперсных биологических жидкостей. Устройство содержит источник излучения 1, монохроматор 2, шаговый двигатель 3 установки рабочей длины волны монохроматора, волоконно-оптический световод 4, поляризатор 5, поворотное устройство поляризатора 6, шаговый двигатель 7 установки угла поворота поляризатора, компенсатор 8, поворотное устройство 9 компенсатора, шаговый двигатель 10 для установки угла поворота компенсатора, насос промывки 11, шаговый двигатель 12 для насоса, проточную измерительную кювету 13, предметный столик 14 микроскопа, шаговые двигатели для движения предметного столика микроскопа в направлениях 15 и 16, термостат 17, анализатор 18, поворотное устройство 19 анализатора,шаговый двигатель 20 для установки угла поворота анализатора, оптическую систему микроскопа 21, систему автофокусировки микроскопа 22, шаговый двигатель автофокусировки 23, блок управления шаговыми двигателями 24, фотоприемник 25, персональный компьютер 26. Устройство работает следующим образом. Излучение от источника 1 поступает на монохроматор 2, длина волны которого устанавливается шаговым двигателем 3 в соответствии с полосой характеристических длин волн частиц полидисперсных биологических жидкостей. Далее излучение проходит через волоконно-оптический световод 4, поляризатор 5 и компенсатор 8, углы вращения которых устанавливаются поворотными устройствами 6 и 9 с помощью шаговых двигателей 7 и 10 соответственно. Далее излучение проходит проточную измерительную кювету 13 с тонким слоем исследуемой полидисперсной биологической жидкости. Перед проведением эксперимента проточная измерительная кювета 13 промывается стандартным раствором с помощью насоса промывки 11 и шагового двигателя 12. Проточная измерительная кювета 13 размещена на предметном столике микроскопа 14 и может двигаться с помощью шаговых двигателей 15 и 16 в двух взаимно перпендикулярных направленияхи . Для обеспечения стабильности и повто 3 67322010.10.30 ряемости результатов эксперимента проточная измерительная кювета 13 размещена в термостате 17. Далее излучение проходит через анализатор 18, угол вращения которого устанавливаются поворотным устройством 19 с помощью шагового двигателя 20. Увеличение спектрополяриметрических изображений частиц полидисперсных биологических жидкостей до необходимых размеров осуществляется с помощью оптической системы микроскопа 21. Автофокусировка микроскопа осуществляется с помощью системы автофокусировки 22 и шагового двигателя 23. Блок управления шаговыми двигателями 24 создает необходимые сигналы управления для шаговых двигателей. Увеличенное изображение частицы фиксируется фотоприемником 25 и передается в персональный компьютер 26. Персональный компьютер с помощью специализированного программного обеспечения сравнивает полученные спектрополяриметрические изображения с базовыми изображениями, полученными заранее для стандартизованных биологических жидкостей с предварительно известными характеристиками частиц, и определяет свойства частиц различных видов. Указанное сравнение свойств известных и обследуемых частиц полидисперсной биологической жидкости позволяют оценить ее состояние. Повышение достоверности контроля состояния полидисперсной биологической жидкости достигается за счет одновременного определения свойств многих частиц, находящихся в поле зрения микроскопа. При этом не требуются ни строгая фокусировка источника света, ни измерения рассеянного света под различными углами. Достаточно осветить участок кюветы в пределах поля зрения микроскопа, в которое попадают исследуемые частицы, сформировать их спектрополяриметрическое изображение и сравнить полученное изображение с базой данных стандартизованных биологических жидкостей. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4