УСТРОЙСТВО ДЛЯ БИОХИМИЧЕСКИХ И ИММУНОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Полезная модель относится к медицинской технике, более конкретно, к устройствам, используемым в клинико-диагностических лабораториях при подготовке образцов для дальнейших биохимических и иммунологических исследований различных биологических материалов в жидком или текучем состоянии (крови, мочи, слюны и др.).
Исследования могут производиться различными методами, в частности с использованием реакции агглютинации иммуноактивных частиц. Устройство [Патент RU 2362129, МПК G01N 21/59, опубл. 20.07.2009] для таких исследований включает камеру с размещенным в ней преобразователем электрических колебаний в акустические колебания ультразвуковой частоты, а также планшет с равномерно расположенными цилиндрическими лунками, имеющими дно полусферической формы. Преобразователь электрических колебаний в акустические колебания выполнен в виде дисков с центральными отверстиями, укрепленных на пластине из акустически прозрачного материала, размещенной в камере параллельно планшету. Центральные оси симметрии цилиндрических лунок и дисков совпадают. Диаметр центрального отверстия диска составляет 0,05-0,45 от наружного диаметра диска. Устройство обеспечивает возможность исследования малых количеств биологической жидкости.
Также исследования могут производиться оптическими методами, в частности, с использованием приспособления для тестирования иммуноферментных анализаторов планшетного типа [2350957, МПК G01N 33/53, опубл. 27.03.2009]. В планшет, состоящий из рамки, набора оправок и, по меньшей мере, одной рейки с гнездами под оправки, введен набор, представляющий собой последовательность из не менее трех установленных в оправки и зафиксированных кольцами оптических элементов, выполненных в виде плоскопараллельных пластин с полированными рабочими поверхностями. Первый элемент состоит из оптически прозрачного материала, последний - из оптически поглощающего материалов, остальные элементы составлены из этих материалов с наращиванием толщины поглощающего материала.
Как видно из приведенных выше описаний базовым и общим для всех известных устройств элементом является планшет, который состоит из рамки, набора оправок с размещенными на оправках лунками, см. выбранное за прототип полезной модели устройство [Патент RU 2362129, МПК G01N 21/59, опубл. 20.07.2009].
В лунках размещают (раскапывают) биологический материал, предназначенный для исследований. Материал для раскапывания забирают из пробирки с исходным биологическим материалом. Существует роботизированные системы подготовки проб: Freedom EVO, Freedom EVO Clinical и Freedom EVOlyzer (Tecan), - которые в автоматическом режиме осуществляют отмеченные выше операции. Однако данные приборы являются весьма дорогостоящими. Поэтому в настоящее время выполнение этих операций в большинстве клинико-диагностических лабораторий осуществляется вручную.
При выполнении вручную такой операции, как раскапывание биологического материала в лунки планшета, которое должно быть строго адресным, поскольку ошибка здесь является недопустимой, лаборанту-исследователю необходимо быть предельно внимательным. Однако вследствие ряда причин ошибка все же становится возможной. Каждый планшет «привязан» к определенному методу исследований, причем несколько исследований, как правило, проводятся за один отрезок времени, соответственно для этого понадобятся несколько планшетов, в каждом из которых имеется множество одинаковых прозрачных лунок (более 90 лунок). В этих условиях может сработать малейшая невнимательность лаборанта-исследователя, вызванная, в частности, элементарной усталостью, рябью в глазах и т.п.
Задача полезной модели заключается в том, чтобы исключить возможность ошибки при раскапывании биологического материала в лунки планшета.
Технический результат полезной модели заключается в том, что каждая из лунок планшета имеет возможность подсветки в момент раскапывания в нее биологического материала.
Технический результат достигается за счет того, что устройство для биохимических и иммунологических исследований, в состав которого входит планшет, состоящий из рамки и набора оправок с лунками для размещения в лунках исследуемого биологического материала, отличается от известного тем, что оно снабжено генератором подсветки, содержащим расположенные на плате источники света и блок управления процессом их включения в заданной последовательности, генератор подсветки расположен в корпусе, на поверхности которого, обращенной к источникам света, напротив каждого из них, выполнены отверстия, на этой же поверхности корпуса генератора подсветки установлена в зафиксированном положении рамка планшета, при этом расположение источников света соответствует расположению лунок планшета, а размеры отверстий в корпусе генератора выбраны из условия проникания света от одного источника света только к одной лунке планшета, кроме того блок управления процессом включения источников света в заданной последовательности связан с внешним устройством управления процессом подсветки, задающим указанную последовательность.
Технический результат полезной модели достигается также в случае, когда в качестве источников света и блока управления процессом их включения в заданной последовательности, использованы светодиоды и соединенный с ними драйвер или несколько драйверов, в зависимости от количества светодиодов, а в качестве внешнего устройства управления процессом подсветки, задающего указанную последовательность, использован микроконтроллер, связанный, в свою очередь, с персональным компьютером.
Возможность ошибки при раскапывании биологического материала в лунки планшета исключается благодаря введению генератора подсветки и устройства управления процессом подсветки, которые позволяют осуществить подсветку определенной лунки планшета в момент раскапывания в нее биологического материала.
Если планшет содержит малое количество лунок, то в качестве источников света могут быть использованы маленькие лампочки накаливания. Блок управления процессом их включения в заданной последовательности может быть специально разработан для этих целей, в частности, в виде микроконтроллера. Также специально может быть разработано устройство управления процессом подсветки. Но поскольку рабочее место лаборанта-исследователя, как правило, оснащено персональным компьютером, логичнее всего использовать именно компьютер для осуществления функции управления процессом подсветки.
Кроме того, стандартные планшеты могут содержать до 96 лунок. В этом случае рекомендуется в качестве источников света и блока управления процессом их включения в заданной последовательности, использовать светодиоды и соединенный с ними драйвер, или два драйвера. Также рекомендуется между драйвером и персональным компьютером использовать промежуточное звено в виде программируемого микроконтроллера, то есть микроконтроллер так же, как персональный компьютер, снабжается управляющей программой.
Микроконтроллер обрабатывает сигнал и посылает его на драйвер, который включает светодиод под выделенной лункой. Наличие такого контроллера позволит разгрузить персональный компьютер, избавив его от необходимости подачи и поддержания непрерывного сигнала на входе генератора подсветки.
В память компьютера закладывается системная управляющая программа, реализующая набор функций управления, в том числе посредством взаимодействия с внешними устройствами, в данном случае с микроконтроллером.
В программу включаются данные обо всех устройствах для биохимических и иммунологических исследований, проводимых в конкретной лаборатории, в том числе данные о том, для какого вида исследований предназначен тот или иной планшет, количество лунок на этом планшете, номера лунок на планшете.
Сущность полезной модели пояснена графическими материалами, на которых представлено устройство для биохимических и иммунологических исследований, а именно, вид устройства сверху (фиг. 1), вид устройства сбоку (фиг. 2), а также блок-схема устройства (фиг. 3).
Устройство для биохимических и иммунологических исследований (фиг. 1) содержит планшет в виде рамки 1, на которой установлены оправки 2 с лунками 3. Устройство также содержит генератор подсветки 4, имеющий прямоугольный корпус 5. На поверхности корпуса 5 установлена рамка планшета 1.
На поверхности корпуса 5 генератора подсветки (фиг. 2) имеется буртик 6, предназначенный для фиксации рамки 1. Также на фиг. 2 показан фрагмент печатной платы 7 генератора подсветки 4 с расположенным на ней источником света 8. Печатная плата и источники света расположены внутри корпуса 5 генератора подсветки. В корпусе 5 генератора подсветки напротив каждой лунки 3 планшета имеются отверстия 9, через которые источники света освещают лунки 3. Каждый источник света имеет возможность освещения только одной лунки.
На фиг. 3 показана блок-схема системы управления процессом подсветки лунок планшета, где поз.10 обозначен драйвер генератора подсветки, один из выходов которого соединен с источником света 8, другие выходы драйвера соединены с оставшимися источникам света (все источники света на фиг.3 не показаны). Вход драйвера 10 соединен с выходом контроллера 11, Вход контроллера 11 соединен с персональным компьютером 12.
Пример конкретного выполнения устройства для биохимических и иммунологических исследований.
В состав устройства входит планшет с 96 лунками. Генератор подсветки устройства соответственно содержит 96 светодиода, распаянных на плате таким образом, что их расположение соответствует расположению лунок планшета. Светодиоды соединены с выводными концами двух драйверов max 7219. При меньшем числе светодиодов (менее или равно 64) используется один драйвер.
Входы драйверов соединены с выходом программируемого микроконтроллера, At Mega 328, который получает сигнал о выделенной лунке от персонального компьютера. Микроконтроллер обрабатывает сигнал и посылал его на драйвер, который включает светодиод под выделенной лункой.
Процесс закапывания биологического материала в лунки планшета с использованием устройства для биохимических и иммунологических исследований происходит следующим образом:
Лаборант-исследователь «заходит» в программу, заложенную в персональный компьютер, выбирает вид исследований и вносит в программу идентификационные данные исследуемого биоматериала пациента, в частности, это может быть номер и/или штрих-код пробирки с исходным биоматериалом. Получив отмеченные данные, программа выделяет свободную лунку на планшете, предназначенном для проведения выбранного вида исследования, и отправляет сигнал на микроконтроллер 11, с выхода которого сигнал поступает на вход драйвера 10 и далее по цепи к источнику света под выделенной свободной лункой. Лаборант-исследователь осуществляет закапывание биологического материала в освещенную лунку. Затем лаборант-исследователь переходит к следующему закапыванию. Следующее закапывание может быть связано с другим видом исследования биоматериала пациента, следовательно, будет осуществляться в лунку другого планшета. Также следующее закапывание может быть связано с уже определенным видом исследования, но с использованием биоматериала другого пациента. При вводе в программу других данных источник света под предыдущей лункой либо отключается автоматически, либо лаборант предварительно отключает его вручную, используя для этого, в частности «мышь» компьютера, (способ отключения заполненной лунки также закладывается в программу).
Связь между идентификационными данными исследуемого биоматериала пациента и номером планшета и лунки на этом планшете сохраняется в программе до конца исследований и оформления данных о результате исследований.