МОБИЛЬНАЯ МЕДИЦИНСКАЯ ЛАБОРАТОРИЯ ДИАГНОСТИКИ МЕТОДОМ ПОЛИМЕРАЗНОЙ ЦЕПНОЙ РЕАКЦИИ

Область техники
Настоящая полезная модель относится к области медицины и может быть использована для оперативного проведения диагностики инфекционных агентов на зоонозных природно-очаговых территориях (птичий грипп, лептоспироз, туляремия, клещевой энцефалит, клещевой боррелиоз и т.п.) и антропонозных инфекций: (полиомиелит, вирусные гепатиты, брюшной тиф и т.п.).
Предшествующий уровень техники.
В условиях, когда вопрос перенаселения планеты стал актуальным, скученность в больших городах достигла критического уровня, а давление техногенных факторов на природу приобретает практически необратимый характер и ведет к резкому ослаблению имммунитета, невозможно переоценить значение эпидемиологии, т.е. раздела медицины, изучающего причины возникновения и закономерности распространения эпидемий. Оперативная диагностика инфекционных агентов в режиме реального времени существенно снижает количество ложноположительных результатов, особенно на стадии латентного (скрытого) периода развития инфекционного заболевания (достигающего, порой, не одного десятка суток). В подобной ситуации возможность идентификации в режиме реального времени инфекционной болезни на стадии ее скрытого развития в части количественного определения ДНК/РНК инфекционных агентов вообще не имеет альтернативы.
Известно мобильное медицинское учреждение [1] которое предназначено для оказания экстренной медицинской помощи, преимущественно пострадавшим в результате промышленных аварий, техногенных катастроф, природных и экологических бедствий. Оно представляет собой оснащенного медицинским оборудованием и электросетью кузова, установленного на рамах, по меньшей мере, двух транспортных средств. Медицинское оборудование размещено в виде медицинских отделений. Недостатком известного устройства является отсутствие в его составе отделения оперативной диагностики инфекционных агентов.
Также из уровня техники известен мобильный медицинский комплекс [2], представляющий собой оснащенный медицинскими приборами, аппаратами и техническими
средствами обеспечения обитаемости и взаимосвязанных между собой при развертывании на местности ряд модулей, оборудованных медицинскими отделениями. Недостатком этого устройства является отсутствие в его составе отделения оперативной диагностики инфекционных агентов.
Известна также мобильная медицинская лаборатория [3], смонтированная в автомобиле-фургоне, содержащем столы, необходимые для проведения исследований наборы комплектующих, обеспечивающих работу химико-аналитической аппаратуры. В данном устройстве предусмотрены средства, амортизирующие упомянутую аппаратуру при движении автомобиля, и средства, обеспечивающие работу лаборатории при любых погодных условиях. В фургоне установлена компактная лабораторная мойка. Это позволяет данной лабораторные производить работы по анализу и исследованиям в необорудованных местах. Недостатком известного устройства является отсутствие в его составе модуля диагностики инфекционных агентов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленной полезной модели является мобильный медицинский комплекс [4], образованный на основе аэромобильного санитарного транспортного средства. Устройство-прототип содержит установленные на шасси автомобиля кузова-контейнеры с судебно-медицинской и патолого-анатомическими лабораториями. Устройство также оснащено приборами лабораторного отделения с компьютерной подсистемой «Лаборатория», для экспертизы здоровья людей, исследований биопсийного и операционного материалов, производства компьютерных и машинописных работ. Автоматизированная компьютерная подсистема «Лаборатория» представляет собой локальную вычислительную сеть на базе сервера (схема построения LAN «клиент-сервер»), подключенную через коммутатор к бортовым средствам связи (УКВ радиостанции типа Р-173) и укомплектованную медицинскими терминалами (на базе ноутбуков) с автоматизированными рабочими местами (АРМ) начальника лаборатории, врача-эксперта и врача-лаборанта. Помимо сервера и ноутбуков бортовая локальная вычислительная сеть содержит периферийные устройства, в частности, принтер. В составе прототипа имеется также фотолаборатории и средства обеспечения бактерицидной безопасности, в котором имеется ультрафиолетовый облучатель и содержится фильтровентиляционные установки. В качестве приборов лабораторного оборудования в рассматриваемом устройстве применяют три микроскопа, переносные газоанализаторы, измеритель концентрации частиц, холодильник. Предусмотрены места для отдыха и сна экипажа, а также средства обеспечения жизнеобеспечения экипажа, в частности, устройство для подогрева пищи, санузел и запасы «исходной»
(по терминологии авторов изобретения) воды. Помимо упомянутого, устройство-прототип содержит в своем составе универсальный стол, оборудованный блоком сбора и обеззараживания отходов, сопряженным с ультрафиолетовой озонировано-электролизной установкой получения воды (питьевой, ионизированной, дистиллированной, апирогенной и озонированной).
Недостаток прототипа состоит в высоком уровне ложноположительных результатов в ходе оперативного выявления инфекционных агентов.
Задачей создания и применения настоящей полезной модели является надежное обеспечение диагностики наличия инфекционного(ных) агента(тов) и установление границ ареала его распространения для предотвращения пандемии.
Технический результат, ожидаемый от использования заявленной полезной модели, состоит в снижение количества ложноположительных результатов в ходе оперативного выявлении инфекционного(ных) агента(тов).
Заявленный технический результат достигается тем, что мобильная медицинская лаборатория диагностики методом полимеразной цепной реакции выполнена в виде, по крайней мере, одного перемещаемого здания, содержащего входной санитарно-шлюзовой отсек, отсек диагностики, образованный зоной выделения ДНК/РНК, зоной раскапывания реактивов для амплификации, а также зоной амплификации и детекции, служебно-медицинский отсек, оснащенный рабочей станцией с монитором, сервером, маршрутизатором, коммутатором и телемедицинским терминалом, отсек для пациентов и приема проб и транспортный отсек, и оснащенного средствами обеспечения его автономного функционирования, включающими, по меньшей мере, систему энергоснабжения, систему жизнеобеспечения экипажа, систему связи с возможностью обеспечения режима видеоконференцсвязи, предпочтительно спутниковую систему связи на базе VSAT-терминала, бортовую локальную вычислительную сеть, предпочтительно LAN Ethernet, и блок определения положения на местности, предпочтительно систему ГЛОНАСС, которое сопряжено со средством перемещения по суше, и/или воде, и/или по воздуху.
Желательно, чтобы в мобильной медицинской лаборатории диагностики методом полимеразной цепной реакции зона выделения ДНК/РНК была бы оснащена, по крайней мере, одной микроцентрифугой, автоматическим дозатором с подставкой, ламинарным шкафом с биозащитой, термостатом, штативом для микропробирок и вакуумным отсасывателем.
Предпочтительно, чтобы в мобильной медицинской лаборатории диагностики методом полимеразной цепной реакции зона раскапывания реактивов для амплификации была оснащена, по крайней мере, одной микроцентрифугой, автоматическим дозатором, с подставкой, ламинарным шкафом с биозащитой и штативом для микропробирок.
Целесообразно, чтобы в мобильной медицинской лаборатории диагностики методом полимеразной цепной реакции зона амплификации и детекции была оснащена, по меньшей мере, двумя термоциклерами, амплификатором и люминисцентным анализатором.
Имеет значение, чтобы в мобильной медицинской лаборатории диагностики методом полимеразной цепной реакции телемедицинский терминал был бы выполнен в виде АРМ диагностики методом полимеразной цепной реакции.
Важно, чтобы в мобильной медицинской лаборатории диагностики методом полимеразной цепной реакции отсек для пациентов и приема проб был бы выполнен в виде тамбура.
Желательно, чтобы в мобильной медицинской лаборатории диагностики методом полимеразной цепной реакции система энергоснабжения была бы образована, по меньшей мере, одним, электрогенератором на базе привода двигателя внутреннего сгорания, и/или электроветрогенератором, и/или солнечной батареей и/или электрогидрогенератором.
Удобно, чтобы в мобильной медицинской лаборатории диагностики методом полимеразной цепной реакции двигатель внутреннего сгорания электрогенератора был бы укомплектован бункером для хранения запаса горюче-смазочных материалов.
Целесообразно, чтобы в мобильной медицинской лаборатории диагностики методом полимеразной цепной реакции электроветрогенератор был бы укомплектован аккумуляторной батареей.
Желательно, чтобы в мобильной медицинской лаборатории диагностики методом полимеразной цепной реакции система жизнеобеспечения экипажа включала бы в себя, по крайней мере, санитарно-гигиенический блок, образованный душем и
биотуалетом, блок вентиляции, блок кондиционирования и дезинфекции воздуха, блок отопления, блок водоснабжения с запасами питьевой и технической воды, блок обеспечения пожаробезопасности и блок предотвращения несанкционированного проникновения в перемещаемое здание.
Выгодно, чтобы в мобильной медицинской лаборатории диагностики методом полимеразной цепной реакции содержался бы набор сопутствующих медицинскому обслуживанию при работе с пациентами расходных медицинских материалов, в частности ваты и/или бинтов, дезинфицирующих средств, в частности, медицинского спирта и/или хлоргексидина, и набор лекарственных препаратов, по меньшей мере, соответствующих уровню требований по оказанию неотложной медицинской помощи.
Желательно, чтобы в мобильной медицинской лаборатории диагностики методом полимеразной цепной реакции перемещаемое здание содержало бы места для отдыха и сна экипажа.
Имеет значение, чтобы в мобильной медицинской лаборатории диагностики методом полимеразной цепной реакции в качестве антенны спутниковой связи применили бы антенну Кu- или Ка-диапазона.
Выгодно, чтобы в мобильной медицинской лаборатории диагностики методом полимеразной цепной реакции в качестве средства перемещения по суше использовали бы шасси автомобиля КАМА3-6530 с колесной формулой 8×8, либо шасси автомобиля КАМА3-43118 с колесной формулой 6×6.
Краткое описание чертежей
Заявленная полезная модель иллюстрируется графическими материалами. На Фиг.1 схематично представлен один из вариантов компоновки в фургоне перемещаемого здания (вид сверху); на Фиг.2 изображен внешний вид мобильной медицинской лаборатории в соответствии с заявкой на полезную модель в автомобильном варианте исполнения побудителя перемещения; на Фиг.3. условно изображены основные блоки бортовой локальной вычислительной сети заявленного устройства и сопряженные с ней системы телекоммуникации и связи, а на Фиг.4 представлены внешние виды лучшего варианта оснащения зоны амплификации и детекции (Фиг.4а) и зоны выделения ДНК/РНК (Фиг.4б).
Перечень позиций:
1. Фургон перемещаемого здания.
100. Входной санитарно-шлюзовой отсек.
101. Дверь служебного входа.
102. Раздвижная шторка.
103. Стол-стойка для бытовых нужд.
104. Шкаф для одежды экипажа.
105. Санитарно-гигиенический отсек.
1051. Душевая кабина.
1052. Биотуалет.
1053. Раковина умывальника.
110. Отсек диагностики.
111. Зона выделения ДНК/РНК.
112. Зона раскапывания реактивов для амплификации.
113. Зона амплификации и детекции.
114. Рабочее место.
115. Дверь.
116. Медицинский шкаф.
117. Холодильник.
120. Служебно-медицинский отсек.
121. Рабочая станция с монитором.
122. Сервер.
1221. Локальная вычислительная сеть.
1222. Сетевой принтер.
1223. Сетевой сканер.
123. Маршрутизатор.
124. Коммутатор.
125. Телемедицинский терминал.
126. Аппаратура видеоконференцсвязи.
1261. Web-камера.
1262. Микрофон.
1263. Аудиоколонки.
127. Телефонный аппарат.
128. VSAT-терминал.
1281. Антенна спутниковой связи.
129. Автоматическая система ориентации антенны.
1291. Блок определения положения на местности.
130. Отсек для пациентов и приема проб.
131. Первая дверь для пациентов и приема проб.
132. Вторая дверь для пациентов и приема проб.
140. Транспортный отсек.
2. Средство перемещения.
210. Аутриггер.
220. Дизель-генератор на базе ДВС.
2201. Бокс для дизель-генератора.
2202. Бункер для запаса горюче-смазочных материалов.
230. Электрораспределительный шит.
240. Трап.
250. Бокс для размещения спутниковой антенны.
260. Жалюзи бокса для размещения спутниковой антенны.
Лучший вариант выполнения полезной модели
Мобильная медицинская лаборатория диагностики методом полимеразной цепной реакции, выполненная согласно настоящей полезной модели, содержит фургон перемещаемого здания 1 (Фиг.1, Фиг.2 и Фиг.3). Фургон выполняется изотермическим и влаго-пылезащитным, например, подобно конструкциям известных из уровня техники фургонов (кунгов) перемещаемых зданий [5, 6 и 7]. Для членов экипажа лаборатории предусмотрен входной санитарно-шлюзовой отсек 100 (Фиг.1). В него ведет дверь служебного входа 101 (Фиг.1). Учитывая перепад высоты от уровня земли до дверного проема, эта дверь комплектуется съемный легкосплавным (например, на основе сплава алюминий-титан) трапом с поручнем (не показан). Пространство входного санитарно-шлюзового отсека 100 (Фиг.1) разделяют несколько раздвижных шторок 102 (Фиг.1). Конструкции таких шторок характеризуются разнообразием, например, можно использовать раздвижную шторку в соответствии с техническим решением [8]. За одной из таких раздвижных шторок 102 (Фиг.1) установлен стол-стойка для бытовых нужд 103 (Фиг.1) и шкаф для одежды экипажа 104 (Фиг.1). Со стороны противоположной стены фургона за второй раздвижной шторкой 102 (Фиг.1) смонтирован санитарно-гигиенический отсек 105 (Фиг.1). Упомянутый отсек оборудован душевой кабиной 1051 (Фиг.1), биотуалетом 1052 (Фиг.1) и раковиной умывальника 1053 (Фиг.1), к которым подведены соответствующие сантехнические трубопроводы, снабженные запорной арматурой. Забор воды осуществляется из резервуара с запасом технической воды (содержащего не менее 100 литров последней), а сброс использованной технической воды производится в другой резервуар, который предназначенный для хранения отходов. Главным отсеком в заявленном
устройстве является отсек диагностики 110 (Фиг.1), в котором выполнена зона выделения дезоксирибонуклеиновой и рибонуклеиновой кислот (ДНК/РНК) 111 (Фиг.1). В этом же отсеке находятся зона раскапывания реактивов для амплификации (112) Фиг.1), а также зона амплификации и детекции 113 (Фиг.1). Упомянутые зоны содержат рабочие места 114 (Фиг.1). Отсек диагностики 110 (Фиг.1) снабжен двумя дверями 115 (Фиг.1). В непосредственной близости от зоны выделения ДНК/РНК 111 (Фиг.1) размещают медицинский шкаф 116 (Фиг.1) с биозащитой и подключенный к бортовой электросети холодильник 117 (Фиг.1), например, использующий термоэлектрические модули Пельтье. Служебно-медицинский отсек 120 (Фиг.1) поддерживает информационно-коммуникационную составляющую работы заявленной медицинской лаборатории. В данном отсеке размещена рабочая станция с монитором 121 (Фиг.1 и Фиг.3), сервер 122 (Фиг.1 и Фиг.3)) локальной вычислительной сети 1221 (Фиг.3), к которой подключены посредством разъемов сетевой принтер 1222 (Фиг.3), сетевой сканер 1223 (Фиг.3). Поскольку в заявленном устройстве, как и в прототипе, имеется необходимость в оборудовании нескольких автоматизированных рабочих мест (АРМ) медицинских специалистов, то для построения бортовой локальной вычислительной сети 1221 (Фиг.3) предпочтительнее применить маршрутизатор 123 (Фиг.3) [9 и 10], а не только использовать схему построения LAN Ethernet «клиент-сервер». Коммутатор 124 (Фиг.3) позволяет подключать сетевой принтер 1222 (Фиг.3) и сетевой сканер 1223 (Фиг.3) по стандартному разъему RJ45. Вместо отдельно изготовленных блоков маршрутизатора 123 (Фиг.3) и коммутатора 124 (Фиг.3) допустимо применение мультисервисного коммуникационного шлюза. Телемедицинские терминалы 125 (Фиг.3) могут быть выполнены как «АРМ лаборанта лаборатории ПЦР-диагностики», «АРМ врача-эпидемиолога», «АРМ врача-инфекциониста», «АРМ сестры по приему биоматериалов» и т.п., см. [11]. В этом же отсеке размещен телемедицинский терминал 125 (Фиг.3) и аппаратура видеоконференцсвязи 126 (Фиг.3). В минимальной комплектации указанная аппаратура состоит из Web-камеры 1261 (Фиг.3), микрофона 1262 (Фиг.3) и аудиоколонок 1263 (Фиг.3). Принципы интерактивной мультимедийной системы передачи информации являются известными и их аппаратно-программная реализация раскрыта в источниках [12-16]. Рабочая станция с монитором 127 (Фиг.3) укомплектована VoIP телефоном, в качестве программного продукта для его (телефонного аппарата 127 (Фиг.3)) работы может быть использована, например, русифицированный программный продукт Skype.
Для обеспечения работы канала спутниковой связи применен VSAT-терминал 128 (Фиг.3), оснащенный антенной спутниковой связи Кu- или Ка-диапазона (диаметром от 1,2 до 1,6 м). Наведение антенны на спутник-ретранслятор производится автоматически посредством механизированной системы ориентации антенны
129 (Фиг.3), использующей сигналы (данные) от блока определения положения на местности 1291 (Фиг.3), например, системы ГЛОНАСС.
Между отсеком диагностики 110 (Фиг.1) и входным санитарно-шлюзовым отсеком 100 (Фиг.1) размещают отсек для пациентов и приема проб 130 (Фиг.1). Он оборудован первой 131 (Фиг.1) и второй 132 (Фиг.1) дверями для входа и выхода пациентов и приема проб. В свою очередь, в зоне контакта побудителя перемещения с фургоном перемещаемого здания 1 (Фиг.1) располагают транспортный отсек 140 (Фиг.1).
Средство перемещение 2 (Фиг.1), например, на базе шасси автомобиля КАМА3-6530 с колесной формулой 8×8 или на базе шасси автомобиля КАМА3-43118 с колесной формулой 6×6, оборудовано триггерами 210 (Фиг.2), предназначенными для горизонтирования пола фургона перемещаемого здания 1 (Фиг.1), дизель генератором на базе привода ДВС 220 (Фиг.1), помещаемым при марше (передвижении) в бокс дизель-генератора 2202 (Фиг.1) и емкостями для хранения запаса горюче-смазочных материалов 2202 (Фиг.1). К электрораспределительному щиту 230 (Фиг.2), помимо дизель-генератора на баз ДВС 220 (Фиг.1) могут быть подключены также и другие источники генерации электрической энергии. К их числу принадлежат электроветрогенератор, солнечная батарея и электрогидрогенератор. Электроветрогенератор снабжен аккумуляторной батарей, к которой упомянутые источники могут быть подключены независимо друг от друга с использованием электрораспределительного щита 230 (Фиг.2). К щиту может быть также подключена и внешняя однофазная электрическая сеть переменного тока с напряжением 220 В. Электрораспределительный щит 230 (Фиг.2) оборудован счетчиком электроэнергии, плавкими предохранителями, устройством защитного отключения (УЗО) и преобразователями переменного тока напряжением 220 В в постоянный ток напряжением 12 В. Для удобства приема пациентов заявленное устройство комплектуется трапами 240 (Фиг.2), снабженными поручнями. В корпусе фургона перемещаемого здания 1 (Фиг.2) выполнена выемка, образующая бокс для размещения спутниковой антенны 250 (Фиг.2). На марше его прикрывают жалюзи бокса для размещения спутниковой антенны 260 (Фиг.2), предохраняющие антенну от повреждений в результате случайного контакта с ветками деревьев и/или выступающими частями искусственных сооружений.
Использование мобильной медицинской лаборатории диагностики методом полимеразной цепной реакции происходит в следующем порядке. После получения начальником экипажа предписания на выезд, производят пополнение запасов горюче-смазочных материалов в бункер 2202 (Фиг.2), расходных медицинских материалов, помещая их на хранение в медицинский шкаф 116 (Фиг.3), и продовольствия, загружая его в холодильник 117 (Фиг.3). Также производят пополнения запаса питьевой
воды и технической воды (последняя служит для обеспечения функционирования санитарно-гигиенического отсека 105 (Фиг.3)). По прибытию на место стоянки сеть электрического питания заявленного устройства заземляют, затем выдвигают четыре аутриггера 210 (Фиг.2) и горизонтируют фургон перемещаемого здания 1 (Фиг.2). Из бокса для дизель-генератора 2201 (Фиг.2) извлекают дизель-генератор на базе ДВС 220 (Фиг.1), заправляют его из бункера 2202 (Фиг.2) горюче-смазочными материалами и подключают силовой кабель от дизель-генератора на базе ДВС 220 (Фиг.2) к электрораспределительному щиту 230 (Фиг.2). Запускают в работу дизель-генератор. Потом растворяют жалюзи бокса для размещения спутниковой антенны 260 (Фиг.2) и из бокса для размещения спутниковой антенны 250 (Фиг.2) извлекают антенну спутниковой связи 1281 (Фиг.2). Открывают дверь служебного входа 101 (Фиг.3), открывают первую 131 (Фиг.3) и вторую 132 (Фиг.3) двери. Все указанные двери снабжены открывающимися изнутри фургона форточками, выполняющими роль шлюза. В каждом дверном проеме закрепляют трапы 240 (Фиг.2). Далее включают аварийное (от аккумуляторов) освещение и переводят санитарно-гигиенический блок 105 (Фиг.1) из транспортного состояния в рабочее состояние, т.е. манипулируя запорной арматурой на водоподводах, организуют подачу технической воды в душевую кабину (оснащенную системой нагрева до 90°С) 1051 (Фиг.1), а также к раковине умывальника 1053 (Фиг.1). Члены экипажа приводят себя порядок и переодеваются в медицинские халаты за раздвижной шторкой 102 (Фиг.1), оставляя дорожную одежду в шкафу для одежды экипажа 104 (Фиг.1), и по очереди (ввиду ограниченности пространства) принимают пищу за столом-стойкой для бытовых нужд 103 (Фиг.1). Экипаж занимает рабочие места 114 (Фиг.1), после этого начальник экипажа, занявший рабочее место 114 (Фиг.1) за телемедицинским терминалом 125 (Фиг.1 и Фиг.3) у рабочей станции с монитором 121 (Фиг.1 и Фиг.3), запускает в работу сервер 122 (Фиг.3), локальную вычислительную сеть 1221 (Фиг.3), в частности, LAN Ethernet, и аппаратуру видеоконференцсвязи 126 (Фиг.1). Приводят в действие информационно-коммуникационное оборудование (маршрутизатор 123 (Фиг.1) и коммутатор 124 (Фиг.1) или заменяющий два последних устройства мультисервисный телекоммуникационный шлюз)). Запуск блока определения положения на местности 1291 (Фиг.1) имеет следствие в виде получения данных о положении фургона на местности, которые затем направляются в исполнительные механизмы автоматической системы ориентации антенны 129 (Фиг.1). Антенна спутниковой связи 1281 (Фиг.1), например Кu- или Ка-диапазона механизировано нацеливается на ближайший спутник-ретранслятор. Подачей электропитания активируют VSAT-терминал и в результате этого к локальной вычислительной сети 1221 (Фиг.1) подключается канал спутниковой связи. Соответственно, реализуется возможность функционирования
Web-камеры 1261 (Фиг.1), микрофона 1262 (Фиг.1)Ю аудиоколонок 1263 (Фиг.1) и телефонного аппарата 127 (Фиг.1). Одновременно с этим в салоне фургона запускаются системы рабочего (от сети переменного тока) кондиционирования, вентиляции и бактерицидной очистки воздуха (преимущественно, оборудованной УФ-облучателями). При необходимости (по показаниям температуры за бортом фургона) включают панельные нагреватели (не показаны). Проверяют работу блока предотвращения несанкционированного проникновения в перемещаемое здание, укомплектованный счетчиком. Счетчик проникновении (используемый в данном случае и как счетчик числа посещений пациентами фургона) выставляю на показание «0». Начинают прием. Пациенты (или уполномоченные ими лица) сдают образцы биоматериалов (или клинических материалов, например, крови) в отсек диагностики 110 (Фиг.1). Образцы подвергают исследованию методом полимеразной цепной реакции (ПЦР). ПЦР представляет собой известный метод молекулярной диагностики, за разработку которого в 1983 году К.Мюллисом (США) была получена Нобелевская премия /см. http://www.pcr.su/. В основе ПЦР лежит многократное удвоение определенного участка ДНК. Благодаря этому за довольно короткий период времени нарабатывается такое количество ДНК, которое позволяет визуально детектировать инфекционный агент. Метод ПЦР позволяет со 100% достоверностью диагностировать наличие долго растущих возбудителей болезней (исключив весьма трудоемкие микробиологические исследования) что особенно актуально в гинекологии и урологии при диагностике урогенитальных инфекций и заболеваний, передающихся половым путем. Рассматриваемый метод используется также для диагностики ВИЧ и гепатитов. Специфичность ПЦР такова, что выявляются даже единичные клетки вирусов и бактерий, например, таких как хламидийные, микоплазменные и уреаплазменные возбудители инфекций. Для успешного проведения анализа чрезвычайно важна пробоподготовка (включая этап транспортировки) клинического материала, получаемого от больного пациента.
Известно, что в лабораторной диагностике до 70% ложноположительных результатов (ошибок) обусловлено ошибками на этапе пробоподготовки (в том числе вследствие контаминации клинических материалов). Особенно эффективен метод ПЦР при диагностике трудно культивируемых и скрытно существующих форм микроорганизмов при латентных и хронических инфекциях.
После поступления от пациента клинического материала в отсек диагностики 110 (Фиг.1), этот материал направляют в зону выделения ДНК/РНК 111 (Фиг.1). В упомянутой зоне клинический материал помещают в ламинарный шкаф 2-го класса А биозащиты и производят выделение ДНК/РНК (далее НК) с использованием микроцентрифуги, например, марки Eppendorf модели «MiniSpin» (скорость до 14000
об/мин), микроцентрифуги-вортекса, например, модели «Тэта-2», автоматического дозатора, например, модели Biohit Proline с подставкой ПП-5, штатива для микропробирок на 1,5 мл и термостата, например, типа «Dry-block» с блоком модели А-53.
Вакуумный отсасыватель применяют при непосредственном получении крови (клинического материала) пациента, в остальное время он хранится под медицинским шкафом 116 (Фиг.1). В основе метода ПЦР лежит природный процесс - комплементарное достраивание ДНК матрицы, осуществляемое с помощью фермента ДНК-полимеразы. Эта реакция носит название репликации ДНК. Естественная репликация ДНК включает в себя несколько стадий, а именно:
1) Денатурация НК (расплетение двойной спирали, расхождение нитей ДНК);
2) Образование коротких двухцепочечных участков НК (затравок, необходимых для инициации синтеза ДНК);
3) Синтез новой цепи НК (комплементарное достраивание обеих нитей)
Описанный процесс можно использовать для получения копий коротких участков НК, специфичных для конкретных микроорганизмов, т.е. осуществлять целенаправленный поиск таких специфических участков, что и является целью генодиагностики для выявления возбудителей инфекционных заболеваний. Открытие термостабильной ДНК-полимеразы (Taq-полимеразы) из термофильных бактерий Thermis aquaticus, оптимум работы    которой находится в области 70-72°С, позволило сделать процесс репликации НК циклическим и использовать его для работы in vitro. Создание программируемых термостатов (амплификаторов), которые по заданной программе осуществляют циклическую смену температур, создало предпосылки для широкого внедрения метода ПЦР в практику лабораторной клинической диагностики. При многократном повторении циклов синтеза происходит экспоненциальное увеличение числа копий специфического фрагмента ДНК, что позволяет из небольшого количества анализируемого материала, который может содержать единичные клетки микроорганизмов получить достаточное количество НК копий для идентификации их методом электрофореза. Комплементарное достраивание цепи начинается не в любой точке последовательности НК, а только в определеннных стартовых блоках- коротких двунитевых участках. При присоединении таких блоков к специфическим участкам НК можно направить процесс синтеза новой цепи только в этом участке, а не по всей длине ДНК цепи. Для создания стартовых блоков в заданных участках НК используют две олигонуклеотидные затравки (по 20 нуклеотидных пар), называемые «праймерами». Праймеры комплементарны последовательностям НК на левой и правой границах специфического фрагмента и
ориентированы таким образом, что достраивание новой цепи ДНК протекает только между ними.
Задачей зоны раскапывания реактивов для амплификации 112 (Фиг.1) является дозированное наполнение реактивом, полученным от предыдущей обработки в зоне выделения ДНК/РНК, при помощи автоматических дозаторов, например, модели Biohit Proline, пробирок по 0,2 мл. Дозаторы размещают на подставках ПП-5, а упомянутые пробирки после заполнения закрепляют в штативе для микропробирок. С целью увеличения гомогенности структуры реактивов, перед раскапыванием может быть использована микроцентрифуга-вортекс, например, модели «Тэта-2». Все работы в этой зоне осуществляют в ламинарном шкафу описанной выше конструкции. Соответственно, именно в этом шкафу располагается все приспособления и оборудования для произведения работ по раскапыванию. Результатом процедуры раскапывания является пробирка на 0,2 мл, содержащая гомогенизированный состав реактива. Таким образом, для проведения классической амплификации необходимы следующие компоненты: а)ДНК-матрица (ДНК или ее часть, содержащая искомый специфический фрагмент); б) Праймеры (синтетические олигонкулеотиды (20-30 нуклеотидных пар), комплементарные последовательностям ДНК на границах определяемого специфического фрагмента). Отметим, что выбор специфического фрагмента и подбор праймеров играет важнейшую роль в специфичности проведения амплификации, а это сказывается на качестве проведения анализа, в) Смесь дезоксинуклеотидтрифосфатов (дНТФ) (смесь четырех дНТФ, являющихся материалом для синтеза новых комплементарных цепей ДНК); г) Фермент Taq-полимераза (термостабильная ДНК-полимераза, катализирующая удлинение цепей праймеров путем последовательного присоединения нуклеотидных  оснований к растущей цепи синтезируемой ДНК); д) Буферный раствор (реакционная среда, содержащая ионы Мg2+, необходимые для поддержания активности фермента) Для определения специфических участков генома РНК-содержащих вирусов, сначала получают ДНК-копию с РНК-матрицы, используя реакцию обратной транскрипции (RT), катализируемую ферментом ревертазой (обратной транскриптазой). Для получения достаточного количества копий искомого характеристического фрагмента ДНК амплификация включает несколько (20-40) циклов. Каждый цикл амплификации включает 3 этапа, протекающих в различных температурных режимах. На 1 этапе производится денатурация ДНК (т.е. расплетение двойной спирали). Она протекает при 93-95°С в течение 30-40 сек.
На 2 этапе идет отжиг, приводящий к присоединению праймеров. Присоединение праймеров происходит комплементарно к соответствующим последовательностям на противоположных цепях ДНК на границах специфического участка. Для каждой пары
праймеров существет своя температура отжига, значения которой варьируются в интервале 50-65°С. Длительность отжига колеблется от 20 до 60 сек. На 3 этапе происходит достраивание цепей ДНК. Комплементарное достраивание цепей ДНК происходит в противоположных направлениях, начиная с участков присоединения праймеров. Материалом для синтеза новых цепей ДНК служат добавляемые в раствор дезоксирибонуклеотидтрифосфаты (дНТФ). Процесс синтеза катализируется ферментом термостабильной ДНК-полимеразой (Taq-полимеразой) и проходит при температуре 70-72°С. Синтез длиться 20-40 сек.
n
8
Образовавшиеся в первом цикле амплификации новые цепи ДНК служат матрицами для второго цикла амплификации, в котором происходит образование искомого специфического фрагмента ДНК (так называемого «ампликона»). В последующих циклах амплификации ампликоны служат матрицей для синтеза новых цепей. Таким образом происходит накопление ампликонов в растворе по формуле 2, где n-число циклов амлификации. Поэтому, даже если в исходном растворе первоначально находилась только одна двухцепочечная молекула ДНК, то за 30-40 циклов в растворе накапливается около 10 молекул ампликона. Этого количества ампликона достаточно для достоверной (а не ложноположительной) визуальной детекции методом люминисцентного анализа (например, на анализаторе модели АЛА-1/3 «BioSan»). Процесс амплификации проводится в специальном программируемом термостате (амплификаторе, например, модели «Palm Cycler» фирмы CORBETT RESEARCH»), который по заданной программе автоматически осуществляет смену температур согласно заданному числу циклов амплификации. Отметим, что в качестве термоциклера может быть задействован, например, термоциклер модели «Rotor Gene 3000». Упомянутое оборудование помещают в ламинарный шкаф с биозащитой. Люминесцентный анализатор снабжается цветной цифровой видеокамерой, что позволяет использовать ее в качестве комплементарной Web-камеры при интеграции по разъему RJ45 в бортовую локальную сеть 1221 (Фиг.3). Последующая передача по каналу спутниковой связи полученного с указанной выше цветной цифровой видеокамеры изображения, фактически, неограниченному рамками одной страны числу медицинских учреждений специализирующихся по методикам ПЦР, позволяет исключить ошибку в постановке пациенту инфекционного диагноза. Завершив диагностику методом ПЦР по первому пациенту, приступают к работе по очередному потенциальному больному. После приема запланированного количества пациентов (точнее приема и обработки поступивших от них клинических материалов, за исключением тех, кто непосредственно сдает кровь в качестве клинического материала и поэтому посещает фургон самолично), члены экипажа проводят санитарно-
эпидемиологическую обработку отсеков 110, 120 и 130 (Фиг.1) с применением хлоргексидина, освещают пространство последних интенсивным излучением ультрафиолетовых ламп (не показано) и закрывают дверь служебного входа 101 (Фиг.1) и обе двери 131 и 132 (Фиг.1) отсека для пациентов и приема проб 130 (Фиг.1) на замки. После осуществления мер личной гигиены в санитарно-гигиеническом отсеке 105 (Фиг.1) и приема пищи на столе-стойке 103 (Фиг.1), члены экипажа отходят ко сну на раскладных кроватях (раскладушках), в дневное время складываемых (трансформируемых в походное положение) и убираемых из отсеков в бокс под днищем шасси автомобиля КАМА3-6530 с колесной формулой 8×8, либо шасси автомобиля КАМАЗ 43118 с колесной формулой 6×6, используемых в качестве средства перемещения 2 (Фиг.2).
Таким образом, использование заявленного устройства позволяет существенно (в разы) увеличить достоверность выявления, в сравнении с прототипом, инфекционного агента. Это обусловлено тем, что анализ на наличие инфекции в человеке производится по месту проживания пациента, что исключает внесения погрешностей из-за контаминации клинических материалов в результате их транспортировки из эпидемиологического очага в исследовательский ценрт-стационар. Доставка же всех пациентов из эпидемиологического очага в стационар в рамках скрининга нецелесообразна по временному фактору (имеющему важное значение для блокирования распространения эпидемии с учетом латентного периода болезни).
Устройство-прототип не располагает комплексом медицинского оборудования, обеспечивающего проведение в зоне посадки самолета диагностику инфекционного агента на основе методики ПЦР, обладающей минимальной погрешностью в части выявления инфекции.
И, наконец, в ходе осуществления определения наличия в организме конкретного пациента инфекционного агента даже с применением самой совершенной на сегодняшний день диагностики (метода полимеразной цепной реакции), полученный результат может быть достаточно легко уточнен или опровергнут у одного специалиста или ряда специалистов-эпидемиологов, находящихся в стационарных специализированных медицинских учреждениях любой точки планеты. Приведенные доводы дают основание Заявителю сделать вывод о достижении заявленного в рамках настоящей полезной модели технического результата, т.е. результата в виде снижения количества ложноположительных результатов в ходе оперативного выявления инфекционного(ных) агента(тов).
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент на изобретение РФ №2097499, опуб. 27.11.1997 г.
2. Патент на изобретение РФ №2220059, опуб. 27.12.2003 г.
3. Патент на изобретение РФ №2251498, опуб. 10.05.2005 г.
4. Патент на изобретение РФ №2291070, опуб. 20.08.2006 г. (прототип)
5. Патент на полезную модель РФ №37934, опуб. 20.05.2004 г.
6. Патент на полезную модель РФ №70586, опуб. 27.01.2008 г.
7. Патент на полезную модель РФ №62265, опуб. 27.03.2007 г.
8. Патент на изобретение РФ №2199936. опуб. 10ю03.2003 г.
9. А.Нейбауэр, «Коммуникабельный дом. Локальные сети и Интернет для бизнеса и дома». Издательство «ЭКОМ», М., 2002 г.
10. «Компьютерные сети. Первый шаг», Автор Уэнделл Одом. Издательский дом «Вильямс», Перевод с английского и редакция B.C.Гусева, Москва*Санкт-Петербург*Киев, 2006 г.
11. Патент на изобретение РФ №2226320, опуб. 27.03.2004 г.
12. Заявка на изобретение РФ №91715497, опуб. 07.10.1999 г.
13. Патент на изобретение РФ №2110162, опуб. 27.04.1993 г.
14. Заявка на изобретение РФ №95113095, опуб. 12.05.1995 г.
15. Патент на изобретение РФ №2266624, опуб. 20.12.2005 г.
16. АРМ лаборанта лаборатории ПЦР диагностики, сайт http://www.infosib.com.ru.