Способ изготовления кюветы для анализа жидких проб
METHOD OF MANUFACTURING CUVET FOR ANALYSIS OF LIQUID SAMPLES

Изобретение относится к области медицинской и аналитической техники и может быть использовано при изготовлении кювет для анализа жидких проб в тонких слоях, например, образцов физиологических жидкостей человека, животных или растений, питьевых и пищевых продуктов, проб воды из различных источников, других жидкостей органической и неорганической природы.
Тенденция к миниатюризации, ускорению и персонализации анализа и диагностики привела к созданию кювет, позволяющих анализировать очень небольшие количества жидкости. Например, при анализах с использованием оптических методов толщина слоя жидкости в кюветах сравнима, например, с размерами клеток крови и составляет всего десятки микрон. При этом оборудование позволяет автоматически и точно подсчитать количество частиц в единице объема жидкости. Для таких измерений возрастает требование к точности выдерживания геометрии кюветы (толщины слоя жидкой пробы, ее объема и т.п.). Сама геометрия кюветы для точных экспресс-измерений усложнена и, как правило, содержит вход, через который проба попадает во внутреннюю камеру, где и происходит анализ, и выход - для удаления пробы после анализа. При этом важно, чтобы жидкость свободно могла перемещаться внутри кюветы и полностью заполняла измерительный объем камеры, в которой происходит анализ. Если течение жидкости затруднено, то может возникнуть затруднение с заполнением камеры, потребность в дополнительных операциях, что усложнит и удлинит процедуру анализа, снизит его точность (при неполном заполнении измерительного объема камеры материалом пробы) или сделает ее вовсе невозможной.
Наиболее известным оптическим устройством, предназначенным для подсчета количества клеток в заданном объеме жидкости, до сих пор является камера Горяева (см., например, http://cldtest.ru/hdbk/chamber), состоящая из толстого предметного стекла, имеющего прямоугольное углубление (камеру) с нанесенной микроскопической сеткой и тонкого покровного стекла.
Основным недостатком известной камеры является длительность проведения анализов с ее помощью, связанная с определенной последовательностью подготовки камеры к использованию, требующей до 30-40 мин перед каждым исследованием.
Известны оптические кюветы (см., например, патент RU 90206, МПК G01N 21/03, опубл. 27.12.2009), образованные плотно сложенными вместе двумя плоскопараллельными пластинами, в одной из которых со стороны, обращенной ко второй, выполнено углубление определенной формы (в представленном патенте в форме шарового сегмента).
Изготовление известных кювет требует сложного оборудования, при этом их использование не обеспечивает высокой точности результатов, поскольку реальная толщина слоя пробы все равно зависит от плотности прилегания пластин между собой (собственно такие кюветы принципиально можно считать вариантами камеры Горяева).
Наиболее близким к заявляемому техническому решению с точки зрения получаемого результата является способ соединения элементов магнитопровода трансформатора между собой (см. патент RU 2564441, МПК H01F 27/24, H01F 41/02, опубл. 10.10.2015), включающий нанесение на сопрягаемую поверхность одного из элементов изоляционного клеевого состава, содержащего порошок, размеры частиц которого равны заданной величине зазора между элементами магнитопровода, соединение поверхностей элементов друг с другом, закрепление полученной конструкции при помощи стягивающегося устройства и выдерживание в таком состоянии в течение времени, необходимого для отверждения клеевого состава.
Использование такого способа обеспечивает высокотехнологичное соединение элементов магнитопровода с получением одинакового изоляционного зазора по всей поверхности соединения между ними с любой заданной величиной, то есть обеспечивает постоянную параллельность поверхностей элементов устройства с высокой степенью точности.
Однако использование данного способа невозможно для изготовления кювет для анализа жидких проб, поскольку клеевой состав, обеспечивающий параллельность внутренних поверхностей соединяемых элементов кюветы, будет занимать весь внутренний объем и соответственно исследуемую жидкую пробу некуда будет поместить.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является возможность простого и надежного изготовления кювет с одинаковым размером зазора между элементами, образующими внутренний объем для размещения проб.
Техническим результатом изобретения является получение кюветы с заданным объемом измерительной камеры, обеспечивающей уменьшение времени на проведение анализа.
Технический результат достигается за счет того, что в способе изготовления кюветы для анализа жидких проб, включающем установку на предметную плоскопараллельную пластинку прокладок заданной толщины, размещение сверху на прокладках покровной плоскопараллельной пластинки, закрепление полученной конструкции при помощи стягивающегося устройства, введение в зазор между пластинками по периметру клеевого состава и выдерживание в таком состоянии в течение времени, необходимого для его отверждения, в предметной пластинке выполняют два отверстия для прокачки анализируемых проб, на внутренней поверхности предметной пластинки снаружи периметра аналитической зоны выполняют канавку замкнутого контура, прокладки устанавливают примыкающими снаружи к канавке, а затяжку стягивающего устройства при закреплении конструкции производят с учетом заданной толщины прокладок.
При этом во время введения в зазор между пластинками по периметру клеевого состава через отверстия для прокачки анализируемых проб возможно регулирование величины давления во внутреннем объеме между пластинками.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежом, на котором изображена сборка кюветы, вид сбоку.
Изготавливаемая кювета содержит предметную плоскопараллельную пластинку 1 с отверстиями 2 и 3 для прокачки анализируемых проб и канавкой 4, покровную плоскопараллельную пластинку 5, прокладки 6, клеевой состав 7. Конструкция кюветы закрепляется при помощи стягивающего устройства 8.
Изготовление кюветы при помощи заявляемого способа осуществляют следующим образом.
-4
-5
Изначально в предметной пластинке 1 любым известным способом выполняют отверстия 2 и 3, предназначенные для прокачки через аналитическую зону кюветы жидкой пробы. Отверстия располагают таким образом, чтобы прокачиваемая через них проба гарантированно занимала весь объем аналитической зоны кюветы. Далее на той поверхности предметной пластинки 1, которая будет обращена внутрь при сборке выполняют канавку 4 замкнутого контура так, чтобы аналитической зоны кюветы и отверстия 2 и 3 размещались внутри замкнутого контура канавки 4. Затем на предметную пластинку 1 устанавливают прокладки 6 так, чтобы они примыкали снаружи к контуру канавки 4, сверху на прокладках 6 размещают покровную пластинку 5 и фиксируют полученную конструкцию при помощи стягивающегося устройства 8. Далее по периметру в зазор между поверхностями предметной и покровной пластинками 1 и 5 вводят жидкий клеевой состав 7 в определенном количестве (исходя из объема между этими пластинками вне пределов контура канавки 4). Поскольку величина зазора составляет порядка 10-10 м, то затекание клеевого состава 7 между пластинками происходит под действием капиллярных сил. При этом возможному попаданию излишков клеевого состава 7 в объем аналитической зоны кюветы препятствует наличие канавки 4 замкнутого контура, в которой такие излишки (при их наличии) остаются. После того, как клеевой состав затвердеет, стягивающее устройство 8 снимают. Кювета готова к эксплуатации. Ее внутренний объем полностью герметизирован по периметру от внешней среды (наличие отверстий 2 и 3 не учитывается, поскольку они будут подсоединены к системе прокачки проб), аналитическая зона кюветы полностью свободна от клеевого состава, а величина зазора между внутренними поверхностями предметной и покровной пластинок 1 и 5 одинакова в любом месте и равна известной толщине прокладок 6.
Следует добавить, что для лучшего контроля затекания клеевого состава 7 между предметной и покровной пластинками 1 и 5 возможно регулирование давления во внутреннем объеме кюветы при помощи подключения к отверстиям 2 и 3, например, насоса, который может по необходимости создавать либо избыточное давление, либо разрежение.
В дальнейшем в процессе эксплуатации кюветы одно из отверстий (например, 2) соединяют с устройством подачи проб, а другое (соответственно, 3) с устройством прокачки (например, вакуумным насосом). Проба, попадая в аналитическую зону кюветы, исследуется при помощи микроскопа, далее проба удаляется, производится прочистка внутреннего объема кюветы, после чего можно проводить следующее исследование.
Объем исследуемой пробы в каждом случае известен, поскольку он равен произведению величины зазора между пластинками 1 и 5 на площадь захвата микроскопа (она может составлять от 1 до 5-6 мм). Прогиб покровной пластинки 5 можно не учитывать, поскольку при размерах аналитической зоны не более 10 мм он практически отсутствует.
Заявляемое техническое решение позволяет промышленно изготавливать простые и надежные в эксплуатации кюветы для анализа жидких проб в тонких слоях, составляющих от 10 до 100 мкМ.