АНАЛИЗАТОР КОАГУЛЯЦИИ - ТРОМБОЭЛАСТОГРАФ
COAGULATION ANALYZER - THROMBOELASTOGRAPH

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для регистрации процесса свертывания крови, преимущественно к тромбоэластографам.
Анализаторы коагуляции - тромбоэластографы - относятся к лабораторному оборудованию, позволяющему диагностировать гемокоагуляционные нарушения и обеспечивающие измерение модуля упругости крови в процессе ее свертывания с автоматизированной регистрацией, обработкой и отражением результатов анализа средствами базового персонального компьютера IBM - PC.
Известен анализатор гемокоагуляции, содержащий установленную в держателе кювету, расположенный в полости кюветы поплавок, измерительный преобразователь, состоящий из чувствительного элемента и электромагнита, последовательно соединенные усилитель, фазовый детектор и регистрирующее устройство, связанные между собой генератор синусоидальных колебаний и электромеханический привод держателя, обеспечивающий возвратно-поворотное движение кюветы (Авторское свидетельство СССР №908319, кл. А61В 5/14, 1982).
Существенными недостатками данного устройства является низкий уровень надежности чувствительной части датчика и необходимость проведения систематической калибровки датчика.
Известен гемокоагулограф, содержащий кювету с исследуемой жидкостью, механизм перемещения кюветой, соединенный с датчиком перемещения, размещенный в полости кюветы поплавок, жестко связанный с датчиком вращающего момента и датчиком угла поворота, противодействующий элемент в виде спиральных пружин, генератор синусоидальных колебаний, усилитель, фазовый детектор и регистрирующий прибор (Авторское свидетельство СССР №1195975, А61В 5/14, 1984).
Недостаткам данного устройства, равно как и предыдущего, являются сложность конструкции, в частности наличие электромеханического привода кюветы и противодействующих элементов. Конструкция электромеханического привода не позволяет в процессе эксплуатации прибора изменять закон взаимодействия между кюветой и поплавком, что ограничивает диапазон возможностей прибора. Наличие спиральных пружин в качестве противодействующих элементов вызывает необходимость систематической калибровки датчика.
Кроме того, на результаты измерения влияет сопротивление сил трения подвижной части датчика в опоре, т.к. при возвратно-поворотном движении кюветы в начальном периоде анализа поплавок будет неподвижен до тех пор, пока силы упругости пробы не преодолеют момент сил трения, что затрудняет определение начала коагуляции, например проб крови, склонной к гипокоагуляции.
Точность измерения в данном приборе также зависит от таких дестабилизирующих факторов, как колебания температуры, изменение параметров элементов устройства в процессе эксплуатации.
Задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является повышение точности и уменьшение порога чувствительности измерения прибора для анализа коагуляции, упрощение его конструкции и уменьшение влияния дестабилизирующих факторов на результаты измерения.
Технический результат достигается тем, что анализатор коагуляции - тромбоэластограф, содержащий кювету с исследуемой жидкостью, погруженный в кювету поплавок, установленный на штоке с возможностью совершения возвратно-поворотного движения, жестко связанные со штоком поплавка датчики угла поворота и вращающего момента, последовательно соединенные усилитель, фазовый детектор и регистрирующее устройство, а также генератор синусоидальных колебаний, связанный с датчиком угла поворота и фазовым детектором, дополнительно снабжен вычитателем с дополнительным генератором, подключенным к одному из входов вычитателя, причем другой вход вычитателя подключен к фазовому детектору, а выход вычитателя подключен к датчику вращательного момента, при этом регистрирующее устройство выполнено с возможностью фиксации разности сигналов датчика угла поворота: сигнала максимальной амплитуды поворота поплавка в начальный период проведения анализа и сигнала текущей амплитуды поворота поплавка в процессе проведения анализа.
Введение в устройство вычитателя, с одним из входов которого соединен дополнительный генератор, а другой его вход подключен к фазовому детектору, при этом выход вычитателя подключен к датчику вращательного момента, обеспечивает проведение анализа в неподвижной кювете с возможностью оперативного изменения закона взаимодействия пробы и поплавка, что приводит к упрощению конструкции прибора, повышению точности его измерения и расширению возможности прибора в лабораторной практике.
Заявленное устройство в сравнении с известными аналогами не предусматривает установки в приборе двигателя, редуктора, механизма возвратно-поворотного движения кюветы, прецизионных спиральных пружин.
Введение дополнительного генератора и вычитателя также позволяет применить в качестве калибровочного (опорного) сигнала амплитуду сигнала датчика в начальном периоде анализа, в отличие о вышерассмотренных аналогов, в которых предварительно вручную устанавливают нуль прибора, а затем задают от источника постоянного напряжения калибровочный сигнал, соответствующий размаху шкалы. Из опорного сигнала, в величине которого уже заложена систематическая погрешность от сил трения подвижной части датчика и дестабилизирующих факторов, вычитается текущая амплитуда датчика угла поворота. Эта разность сигналов в начальном периоде анализа является нулем гемокоагулограммы, а сама величина опорного сигнала - размахом шкалы. Регистрирующее устройство выполнено с возможностью фиксации разности сигналов датчика угла поворота: сигнала максимальной амплитуды поворота поплавка в начальный период проведения анализа и сигнала текущей амплитуды поворота поплавка в процессе проведения анализа.
Изобретение поясняется фиг. 1, где представлена блок-схема анализатора коагуляции - тромбоэластографа.
Анализатор коагуляции - тромбоэластограф - содержит неподвижную кювету 1 с исследуемой жидкостью 2, в которую погружен поплавок 3, установленный на штоке, жестко связанном с датчиком 4 вращающего момента и датчиком 5 угла поворота. Датчик 5 представляет собой дифференциально-трансформаторный датчик угла поворота, а датчик 4 - электромагнит с поворотным якорем, причем датчики 4 и 5 конструктивно объединены. Датчик 5 соединен с последовательно установленными усилителем 6, фазовым детектором 7 и регистрирующим устройством 8, представляющим собой персональный компьютер, а также с генератором 9, питающим обмотку возбуждения датчика 5 и фазовый детектор 7. Устройство также содержит вычитатель 10, выполнен на базе операционного усилителя, к входу «+» которого подключен выход дополнительного генератора 11. К входу «-» вычитателя 10 подключен выход фазового детектора 7. Выход вычитателя 10 подключен к датчику 4 вращающего момента.
Регистрирующее устройство 8 выполнено с возможностью фиксации разности сигналов датчика 5 угла поворота: сигнала максимальной амплитуды поворота поплавка 3 в начальный период проведения анализа и сигнала текущей амплитуды поворота поплавка 3 в процессе проведения анализа.
Анализатор коагуляции - тромбоэластограф - работает следующим образом.
В кювету 1 заливается проба, например кровь, в которую опускают поплавок 3.
Подвижная часть прибора выполнена так, что поплавок 3 может совершать только возвратно-поворотные движения в пределах ограниченного угла.
Пусть в исходном положении датчик 5 занимает среднее положение (из-за отсутствия противодействующих пружин датчик может занимать произвольное положение).
В этом случае выходное напряжение датчика 5 будет равно 0, соответственно, на выходе фазового детектора 7 и входе «-» вычитателя 10 также будет отсутствовать напряжение.
На вход «+» вычитателя 10 от генератора 11 поступает циклически изменяющийся сигнал (генератор 11 имеет известную схему, биполярное напряжение в нем изменяется по трапецеидальному закону с периодом следования 12 с и паузой в 2 с на уровне амплитуды).
По мере нарастания сигнала генератора 11 от нуля до определенной амплитуды на выходе вычитателя 10 появляется сигнал, приложенный к датчику 4.
Под действием сигнала датчик 4 передает поплавку 3 вращающийся момент, пропорциональный выходному сигналу вычитателя 10.
Поплавок 3 поворачивается, на выходе датчика 5, соответственно, на выходе усилителя 6, выходе фазового детектора 7 и входе «-» вычитателя 10 появляется сигнал, пропорциональный углу поворота поплавка 3.
Поплавок поворачивается до тех пор, пока сигнал положительной полярности выхода фазового детектора 7 не уравновесит сигнал генератора 11.
Таким образом, при отсутствии сопротивления жидкости в кювете 1, например в начальном периоде проведения анализа, поплавок 3 совершает возвратно-поворотное движение в пределах угла, определяемого амплитудой сигнала генератора 11.
С целью сохранения идентичности протекания процесса коагуляции в пробе закон изменения сигнала генератора 11 совпадает с функцией угла поворота кюветы от времени известных аналогов.
Принципиально можно создать любой закон изменения сигнала генератора 11, что расширяет возможности прибора в лабораторной практике.
По мере коагуляции жидкости поплавок 3 испытывает тормозящий момент упругости пробы в кювете 1, соответственно, поплавок 3 поворачивается на меньший угол.
Датчик 4 создает момент, пропорциональный разности предельного угла поворота поплавка 3 в начале анализа и текущего угла поворота датчика 5.
Предельный угол поворота поплавка 3 в конце анализа будет соответствовать модулю упругости пробы.
Регистрирующее устройство 8 фиксирует классическую гемокоагулорамму как функцию модуля упругости крови от угла поворота поплавка относительно кюветы.
На величину угла поворота датчика 5 влияет также систематическая ошибка от таких факторов, как сопротивление сил трения в опорах подвижной части прибора, текущее значение параметров элементов устройства.
Для компенсации указанной ошибки в регистрирующем устройстве 8 уровень амплитуды сигнала датчика 5 на выходе фазового детектора 7 в начальном периоде анализа принимается за опорный сигнал, который фиксируется в памяти регистрирующего устройства 8.
Все последующие сигналы амплитуды датчика 5 вычитаются из опорного, а регистрирующее устройство 8 отмечает разность указанных сигналов как точки огибающей известной гемокоагулограммы.
Таким образом, до начала коагуляции производится автоматическая установка нуля в регистрирующем устройстве, а общепринятые параметры гемокоагулограммы рассчитываются относительно опорного сигнала.
Применение дополнительного генератора, изготовленного из радиоэлектронных элементов, позволяет перестраивать взаимодействие пробы с поплавком по любому закону и с различными объемами пробы.
Вращение и противодействующий момент поплавку 3 обеспечивают датчик момента 4 без применения каких-либо механических устройств.
Повышение точности анализа достигается тем, что из результатов измерения автоматически исключается систематическая ошибка, связанная с силами трения подвижной части прибора и изменением параметров элементов.
Вероятность изменения параметров от дестабилизирующих факторов в течение одного анализа меньше, чем за время эксплуатации прибора, а незначительное повышение вязкости пробы, например, при гипокоагуляции сравнительно легко выделяется на фоне опорного сигнала.