CN104823050A - 用于监测血液及其组分的空间凝固的装置 - Google Patents

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Abstract

本技术方案涉及医药学和生物学，并且可以用于尤其是为了诊断和研究目的时确定血液及其组分的凝固特性以及可以用于生物技术和基础生物研究。由本发明所解决的技术问题包括：在测试样本和恒温控制流体内的气泡影响测试完整性和获得的结果的准确性时，排除测试样本和恒温控制流体内的气泡对测试过程本身(例如，血液凝固)以及对记录的数据的处理的影响，并且接收关于凝固过程及其具体参数的新信息。所述技术问题是通过构建一种用于监测血液及其组分的空间凝固的装置来解决的，所述装置包括：填充有流体的恒温控制腔室，所述恒温控制腔室在内部安装有用于安置测试介质样本的比色杯、至少一个照明装置、和记录装置，所述记录装置配备有由恒温控制腔室的内表面的几何形状形成的光阱；以及与恒温控制腔室或比色杯相连接的压力调节装置。

Description

用于监测血液及其组分的空间凝固的装置
技术领域
本技术方案涉及医药学和生物学，并且可以用于尤其是为了诊断和研究目的而确定血液及其组分的凝固特性以及可以用于生物技术和基础生物研究。
背景技术
血液及其组分的凝固分析具有重要的实际意义，原因是血液及其组分的凝固分析不仅允许诊断某些疾病，而且使得可以对影响血液凝固参数的制剂的活性进行评估。用于确定全血以及血浆中凝固速率的各种装置在现有技术中都是已知的。然而，直到目前，这些分析一直都是在利用永久性混合的均质系统中进行设计。由于全部容量的血浆从测试开始直到测试结束都被永久性地混合，因此在形成血浆凝块的过程期间形成的所有凝固因子都均匀地分布在测试介质中，在全部容量的测试样本中同时地进行凝块形成。根据生理学的观点，该过程基本上不同于活体内凝块形成的情况。
根据现有技术，我们已知一种用于监测空间血纤维凝块形成的设备，所述设备在国际申请PCT/CH2007/000543(国际公开号为WO2009/055940，分类号G01N33/49，公开日2009年5月7日)中公开。所述设备包含比色杯组件，所述比色杯组件包括比色杯和插入件，所述插入件带有固定在其底端上的凝固活化剂。比色杯组件安置在保持器中，所述保持器包括用于热稳定比色杯的恒温器和用于将比色杯固定在恒温器内部的装置。恒温器填充有至少部分地透明的流体。所述设备允许记录作为凝固系统的最终工作产品的血纤维凝块的形成过程，但不能对调节血纤维凝块的空间生长过程的其它凝固因子的形成和空间分布的过程提供记录。对上述公开方案的最接近模拟是一种用于研究血液及其组分的凝固特性的装置(参见专利RU 2395812，分类号G01N33/49，公开日2010年7月27日)，所述装置包括：填充有流体的恒温控制腔室，所述恒温控制腔室收容装有测试样本的比色杯和带有固定的凝固活化剂的插入件；用以照亮比色杯的内容物和靠近插入件下端形成的凝块的照明装置；以及数字照相机，所述装置与计算机相连以处理获得的数据。
所述装置的缺点包括：在恒温控制腔室中加热测试样本期间，在记录区域内的测试样本和流体中产生气泡，这些气泡使来自血纤维凝块的光散射信号失真。此外，所述装置包含仅具有一种波长例如红光波长的照明装置，这妨碍了利用例如荧光方法分析蛋白水解酶的时空分布，同时妨碍了对血纤维凝块形成的分析。
发明内容
通过实施本发明的方案所能获得的技术效果是：提高有关诊断大量血液异常所必需的血液及其组分的空间凝固参数的定义方法以及确定先前尚未分析的大量附加参数的可行性的方法的准确性和可靠性。
由公开的方案所解决的技术问题是：在测试样本和恒温控制流体内的气泡影响测试完整性和获得的结果的准确性时，排除测试样本和恒温控制流体内的气泡对测试过程本身(例如血液凝固)以及对记录的数据的处理的影响，并且接收关于凝固过程及其具体参数的新信息。
所述技术问题是通过构建一种用于监测血液及其组分的空间凝固的装置来解决的，所述装置包括：填充有流体的恒温控制腔室，所述恒温控制腔室在内部安装有用于安置测试介质样本的比色杯、至少一个照明装置、和记录装置，所述记录装置配备有由恒温控制腔室的内表面的几何形状形成的光阱；以及与恒温控制腔室或比色杯相连接的压力调节装置。
另外，所述装置包括至少一个另外的照明装置。
另外，所述装置包括光学元件，所述光学元件对照明进行导向、聚焦和提供频谱校正。
另外，所述装置包括所述照明装置、记录装置和压力调节装置的附加控制单元，所述附加控制单元设置用于提供使所述照明装置、记录装置和压力调节装置同步工作的可能性。
另外，所述装置包括与测试结果的处理装置相连的附加连接件。
附图说明
图1显示了本发明的装置的示意图。
具体实施方式
本发明的装置包括设置成可以进行温度调节并且填充有流体的恒温控制腔室1。可以提供各种不同类型的恒温控制，包括水恒温控制和空气恒温控制以及涉及凝胶使用的恒温控制；另外，需要考虑到测试介质对于照射来说必须保持透明。水恒温控制是优选的。在恒温控制期间，保持恒定温度。比色杯2安置在所述恒温控制腔室1的内部。比色杯2可以设置成具有至少一个通道3。测试介质样本安置在通道3中。测试介质样本可以表现为哺乳动物(人或动物)的生物流体例如血浆、全血、贫血小板血浆或富血小板血浆。而且，样本可以包含纯化的天然、合成或重组蛋白质和/或其它带有止血活性的制剂/试剂的混合物。带有施加在其底端的作用剂的插入件4可以安置在所述比色杯2中，所述作用剂促进要分析的过程例如凝固过程的启动。下列作用剂可用于促进凝固过程的启动：蛋白质，也就是所谓的组织因子(促凝血酶原激酶)，通过不同的装置将其固定在插入件4的前表面上或者直接固定在比色杯2的内表面上的预定位置；以及其它的生物作用剂，例如细胞和组织的制剂。其它的凝血酶原作用剂例如玻璃、高岭土等也可以用作活化剂。
现有技术中已知的装置的主要缺点是：加热期间在样本中以及在恒温控制腔室1内部的流体中形成的气泡导致监测参数的失真。为了消除该缺点，发明人建议提供本发明所述的装置，所述装置带有在测试期间调节和维持稳定压力的装置5。为此，压力调节装置5与恒温控制腔室1相连接。在特定的生产条件下，压力调节装置5可以表现为通过回流阀连接至恒温控制腔室1的内部(压力密封部)的空气泵和测量所述恒温控制腔室1中的压力的压力传感器。根据压力传感器的读数，控制单元(在图1中未示出)提供对空气泵的控制(接通/断开)。所述空气泵通过压力管线、例如由管道形成的压力管线连接至恒温控制腔室1，所述管道中内置有防止从恒温控制腔室1通过空气泵而最终压力释放的回流阀。所述回流阀能够通过控制单元被动地进行机械或机电控制。在压力密封恒温控制腔室1时并且在控制单元的指令下，将泵接通以开始在腔室1中加压；在达到目标压力之后(压力由压力传感器测量)，将泵断开。在测试期间，当压力下降到低于目标值时，通过泵的接通/断开来维持目标压力。
在维持目标压力的同时，提供恒温控制腔室1的压力密封。例如，可以利用恒温控制腔室1的内部的加压装置6来提供压力密封。加压装置可以表现为盖状件(cover)、杯状件(cup)、闸板(shutter)或任何其它的常见装置。同时，加压装置6可以由操作人员手动关闭，或者由控制单元以机电的方式控制关闭。
此外，压力可以在比色杯2中直接产生。然后，压力调节装置5提供向比色杯2中的压力供给，压力管线(管道)与所述比色杯相连。
经确认，当在整个测试期间相对于1个标准大气压维持超压，优选地维持0.2至0.5个标准大气压的超压时，可以消除气泡。
恒温控制腔室1装有透明窗口7，至少一个照明装置8通过该透明窗口7照射该测试样本以及其中形成的凝块。可以将LEO或任何其它具有所需频谱范围的辐射源(例如，装有滤光片的灯泡)用作照明装置。生长凝块的图像(来自凝块的光散射)由记录装置9例如装有透镜10的数字照相机定影。为了改善所记录的图像的质量(相关信号/背景)以及监测恒温控制腔室1中凝固情况的另外参数而设置光阱11。所述光阱11用来减少背景辐射。背景辐射是除了在记录装置的方向上由凝块或任何其它能够散射光的分析结构散射的辐射之外的所有辐射。光阱11可以用不同的方法制成，特别是由恒温控制腔室的内表面的特定几何形状(特别地表现为扁平的锥形)形成。也可以通过使腔室的内表面具有吸光特性例如通过使之变黑且使之有些粗糙而形成。确定光阱11的几何形状和光学特性以便提供背景辐射的重复的再反射和吸收。
相应地，记录装置9与测试结果的处理装置13例如计算机电气地且通信地相连接。照明装置和记录装置制成为可以通过控制单元调节(未在图1示出)。
色原的外观以及荧光基底的外观允许获得关于凝固系统的功能原理的新信息。在将所述基底添加到含有蛋白水解酶的测试样本中时，测试样本在基底上留下信号标记。所述信号标记能够改变测试样本的光密度(着色基底)，或者在被照射时发出荧光(荧光基底)。可以根据信号标记的空间分布，利用反作用-扩散-对流类型的方程，确定相应蛋白水解酶的空间分布。
在使用荧光基底时，本发明的装置设置有在确定的时刻利用激发辐射来照射测试介质样本的至少一个另外的照明装置12，以便激发标记发出荧光。照明装置12通过恒温控制腔室1中的窗口7提供辐射供给，所述辐射供给优选地穿过光学元件垂直于比色杯2的杯壁，所述光学元件对照明进行导向、聚焦并提供频谱校正，例如使用镜子14以及放射过滤器15和激发过滤器16。UV辐射源例如UV频谱的LED被用作照明装置12。激发过滤器设置用于从照明装置12的频谱中拆分出标记荧光频谱。
所述装置的操作如下所述。恒温控制腔室1中的温度设定并维持在固定水平，其内部安置的比色杯2均匀地升温。在测试之前，样本例如血浆被放入比色杯2中。当整个容量的样本内已经达到相同的温度并且其中的对流已经停止时，将插入件4安置在比色杯内部，以使涂覆在所述插入件4的端部上的凝血酶原作用剂与样本形成接触并启动要进行分析的凝固过程。利用加压装置6将恒温控制腔室1封闭，利用压力调节装置5在腔室中形成超压。在分析期间，由于光阱11的几何形状和表面属性提供了背景辐射的重复再反射和吸收，因此光阱11提供了对于在比色杯2后方通过的辐射的高效吸收，从而使得反射的辐射不会回到比色杯2的记录区域以及透镜10的入口孔中。在比色杯2内部生长的凝块的图像通过透明窗口7和透镜10传送至记录装置9。然后，数字图像被传送到存储器装置13中，以用于对这些结果进行后续的数字处理。
如果例如将荧光基底添加到测试样本中，则在确定的时刻由照明装置12照射测试样本以激发标记发出荧光，由记录装置9记录样本中的标记的荧光空间分布。专门开发的软件允许照明装置和记录装置的控制单元在进行记录时将照明装置8和/或12仅打开很短的时间。照明装置的这种操作方式降低了基底标记的光致变色效应。在照射基底标记的同时，测试介质样本被照明装置8照射，以记录测试样本的光学参数，所述光学参数选自下列构成的组：样本内光散射的空间分布，样本内光透射的空间分布，或它们的组合。由此记录血液凝固参数的空间分布，尤其是记录血纤维的空间分布。应当注意，在分析荧光的情况下，照射波长根据标记的激发频谱进行选择；或者在记录光散射的情况下，照射波长根据光散射的频谱和记录装置的灵敏度进行选择。
因此，本发明的装置允许在时间和空间上更准确和更详细地分析凝固过程的所有阶段，提高了在常规的病理条件和不同的病理条件下对测试样本进行临床评估的准确性和可靠性。

Claims (5)

1.一种用于监测血液及其组分的空间凝固的装置，所述装置包括：填充有流体的恒温控制腔室，在所述恒温控制腔室的内部安装有用于安置测试介质样本的比色杯、至少一个照明装置、和记录装置，所述记录装置配备有由恒温控制腔室的内表面的几何形状形成的光阱；以及与恒温控制腔室或比色杯相连接的压力调节装置。
2.如权利要求1所述的装置，其包括至少一个另外的照明装置。
3.如权利要求1所述的装置，其包括光学元件，所述光学元件对照明进行导向、聚焦和提供频谱校正。
4.如权利要求1所述的装置，其包括所述照明装置、记录装置和压力调节装置的附加控制单元，所述附加控制单元设置用于提供使所述照明装置、记录装置和压力调节装置同步工作的可能性。
5.如权利要求1所述的装置，其具有与测试结果的处理装置相连的附加连接件。
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