RU197750U1 - Портативный многоволновой фотометр для анализа жидкостей - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к анализирующей аппаратуре и может быть использована для анализа различных образцов, в частности, для проведения скрининга населения в средних и малых лабораториях. Портативный многоволновой фотометр для анализа жидкостей содержит корпус, установочный узел для размещения исследуемых проб, шаговый привод для перемещения установочного узла, считывающий узел, содержащий излучатели и фотоприемники, размещенные по разные стороны от плоскости перемещения установочного узла, блок визуализации, управления и индикации. Устройство имеет габариты не более 150×75×50 мм и массу не более 0,4 кг; корпус имеет светонепроницаемое покрытие; установочный узел устройства имеет каретку для размещения на ней стандартных однорядных 8-лучных стрипов с микропробирками; устройство имеет один шаговый электропривод для перемещения каретки; считывающий узел находится в стационарном положении, содержит три оптические пары фотоприемников и светодиодов с длинами волн λ 340 нм, λ 450 нм, λ 505 нм, соосно расположенных попарно друг напротив друга, относительно плоскости перемещения каретки, причем расстояние между осями оптических пар равно расстоянию между осями микропробирок в стандартном однорядном 8-луночном стрипе; устройство имеет ЖК-дисплей с сенсорной клавиатурой и литий-ионный аккумулятор, подключенный к плате с micro-USB контроллером. Технический результат – создание портативного фотометра. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к анализирующей аппаратуре и может быть использована для анализа различных образцов, в частности, для проведения скрининга населения в средних и малых лабораториях. Фотометр предназначен для проведения измерений оптической плотности растворов в микропробирках и обработки результатов этих измерений.

Известно устройство для определения характеристик газовых и жидкостных проб [1] содержащее корпус, установочный узел для размещения планшета с кюветами, считывающий узел и два шаговых привода, жестко установленных на корпусе, один из которых выполнен с возможностью вращения установочного узла вокруг собственной вертикальной оси, а другой - с возможностью вращения считывающего узла вокруг вертикальной оси, находящейся на одном краю этого узла так, чтобы при вращении оптическая ось фотоприемника и излучателя, расположенных на другом краю считывающего узла, прошла через все кюветы вращающегося планшета.

Известен иммунотурбидиметрический планшетный анализатор [2], содержащий корпус, установочный узел для размещения планшета для исследуемых проб, считывающий узел, выполненный в виде размещенных по разные стороны от плоскости перемещения планшета излучателя и измерительного фотоприемника, два шаговых привода, первый из которых предназначен для перемещения установочного узла вдоль первой оси, а второй предназначен для перемещения считывающего узла вдоль второй оси, перпендикулярной первой. Анализатор имеет установленную на корпусе каретку для перемещения излучателя, выполненного в виде, по крайней мере, двух излучающих свет нарраздичных длинах волн светодиодов, одного светодиода сравнения и волоконно-оптического жгута, имеющего два входных конца для подключения к светодиодам и один выходной для подключения к измерительному каналу. Анализатор имеет также дополнительный фотоприемник сравнения, установленный на оси, перпендикулярной оси измерения сигнала, а в геометрической точке пересечения осей установлена светоделительная пластина.

Данные устройства обладают рядом недостатков, таких как большие габариты, сложность конструкции, обусловленная использованием узла двухкоординатного перемещения планшета с пробами. Возможность измерения 96 луночного планшета требует наличия двух шаговых приводов.

Наиболее близким является устройство для определения характеристик газовых и жидкостных проб [3] содержащее корпус, установочный узел, снабженный подпружиненным фиксатором, выполненным с возможностью зажима планшета при перемещении установочного узла в сторону считывающего узла, два шаговых привода первый из которых жестко установлен на корпусе и выполнен с возможностью перемещения установочного узла вдоль первой оси, второй шаговый привод жестко установлен на корпусе и связан со считывающим узлом с возможностью перемещения считывающего узла вдоль оси, перпендикулярной оси перемещения установочного узла первым шаговым двигателем, считывающий узел, выполненный с размещенными по разные стороны от плоскости перемещения планшета фотоприемником и излучателем и фотоприемником обратной связи, регулируемый источник питания излучателя, съемный фильтр, расположенный перед фотоприемником и блок визуализации, управления и индикации состоящий из дисплея, клавиатуры и платы управления и индикации.

Фотоприемник обратной связи, оптически сопряжен с излучателем, источник питания которого выполнен регулируемым и его управляющий вход подключен к выходу дополнительного фотоприемника, излучатель и основной фотоприемник расположены соответственно снизу и сверху плоскости перемещения установочного узла, а фильтр выполнен съемным, при этом блок регистрации выполнен с возможностью распечатки результатов в виде таблицы, соответствующей расположению проб на планшете. Данное устройство взято за прототип.

Недостатки прототипа заключаются в его значительных габаритах, обусловленных использованием 96-луночного планшета. Возможность измерения 96 луночного планшета требует наличия двух шаговых приводов. Недостатком так же является сложная схема узла считывания, необходимость наличия фотоприемника обратной связи, сменных светофильтров и регулируемого источника питания. К недостаткам можно отнести необходимость использования прибора в лабораторные условия и необходимость его подключения устройства к электросети.

Техническим результатом является создание портативного многоволнового фотометра для анализа жидкостей.

Этот технический результат достигается тем, что устройство имеет габариты не более 150×75×50 мм и массу не более 0,4 кг; корпус имеет светонепроницаемое покрытие; установочный узел устройства имеет каретку для размещения на ней стандартных однорядных 8-лучных стрипов с микропробирками; устройство имеет один шаговый электропривод для перемещения каретки; считывающий узел находится в стационарном положении, содержит три оптические пары фотоприемников и светодиодов с длинами волн λ 340 нм, λ 450 нм, λ 505 нм соосно расположенных попарно друг напротив друга, относительно плоскости перемещения каретки, причем расстояние между осями оптических пар равно расстоянию между осями микропробирок в стандартном однорядном 8-луночном стрипе; устройство имеет ЖК-дисплей с сенсорной клавиатурой и литий-ионный аккумулятор, подключенный к плате с micro-USB контроллером.

Габариты не более 150×75×50 мм и масса не более 0,4 кг делают устройство портативным и позволяют использовать его в нелабораторных, домашних условиях в соответствии с критериями технологий Point-of-care. Светонепроницаемые корпус и крышка исключают погрешность измерений, вызванных влиянием внешнего освещения. Литий-ионный аккумулятор обеспечивает автономность работы устройства. Заряда литий-ионного аккумулятора анализатора хватает на 1,5 часа непрерывной работы фотометра. Наличие трех светодиодов с длинами волн λ 340 нм, λ 450 нм, λ 505 нм исключают необходимость использования светофильтров, обеспечивает расширение диапазона измеряемых аналитов, и универсальность точек приложения прибора. ЖК-дисплей с сенсорной клавиатурой позволяет оператору работать с фотометром в режиме диалога.

Малогабаритный многоволновой фотометр для анализа жидкостей имеет габариты не более 150×75×50 мм и массу не более 0,4 кг; корпус имеет светонепроницаемое покрытие; установочный узел устройства имеет каретку для размещения на ней стандартных однорядных 8-лучных стрипов с микропробирками; устройство имеет один шаговый электропривод для перемещения каретки; считывающий узел находится в стационарном положении, содержит три оптические пары фотоприемников и светодиодов с длинами волн λ 340 нм, λ 450 нм, λ 505 нм соосно расположенных попарно друг напротив друга, относительно плоскости перемещения каретки, причем расстояние между осями оптических пар равно расстоянию между осями микропробирок в стандартном однорядном 8-луночном стрипе; устройство имеет ЖК-дисплей с сенсорной клавиатурой и литий-ионный аккумулятор, подключенный к плате с micro-USB контроллером.

Полезная модель поясняется чертежами. На фигуре 1 изображена схема устройства фотометра вид сбоку, а на фигуре 2 изображена схема устройства фотометра вид сверху в разрезе. Устройство включает корпус 1, светонепроницаемую крышку 2, ЖК-дисплей 3 с сенсорной клавиатурой, перекладину 4, с установленной на ней платой 5 с тремя фотоприемниками. Устройство имеет плату 6 с тремя излучателями длиной волны λ 340 нм, λ 450 нм, λ 505 нм, литий-ионный аккумулятор 7, плату 8 с micro-USB контроллером, двухпозиционный переключатель включения/выключения 9, шаговый электропривод 10, ползунок 11 шагового электропривода 10, каретку 12, линейный подшипник 13, рельс 14 линейного подшипника 13, концевик 15, плату 16 с микроконтроллером, коромысло 17.

На корпусе 1 жестко закреплены крышка 2, перекладина 4, плата 6 с тремя светодиодами λ 340 нм, λ 450 нм, λ 505 нм, литий-ионный аккумулятор 7, плата 8 с micro-USB контроллером, шаговый электропривод 10, линейный подшипник 13, концевик 15 и плата 16 с микроконтроллером. Каретка 12 жестко закреплена на рельсе линейного подшипника 14 и кинематически связана с ползунком 11 шагового электропривода. На перекладине 4 жестко закреплена плата 5 с тремя фотоприемниками. Коромысло 17 жестко закреплено на рельсе 14 линейного подшипника. На крышке 2 закреплен ЖК-дисплей 3 с сенсорной клавиатурой и двухпозиционный переключатель включения/выключения анализатора 9.

Фотометр имеет блок визуализации управления и индикации, считывающий узел и установочный узел. Блок визуализации, управления и индикации состоит из ЖК-дисплея 3 с сенсорной клавиатурой, платы 16 с микроконтроллером и концевика 15. Плата 16 с микроконтроллером выполняет вычислительные функции и предназначена для взаимодействия электронных компонентов, управления ими и для передачи данных по беспроводной связи с компьютером, ЖК-дисплей 3 с сенсорной клавиатурой выполняет функции визуализации и предназначен для работы оператора с анализатором в режиме диалога. Концевик 15 предназначен для калибровки хода установочного узла.

Считывающий узел состоит из платы 6 с тремя светодиодами λ 340 нм, λ 450 нм, λ 505 нм и платы 5 с тремя фотоприемниками, причем светодиоды и фотоприемники попарно расположены друг напротив друга. Соосные светодиоды и фотоприемники образуют оптическую пару. Расстояние между осями оптических пар равно расстоянию между осями микропробирок в стандартном однорядном 8-луночном стрипе. Оси оптических пар и микропробирок в стандартном однорядном 8-луночном стрипе расположены в одной плоскости, при этом свет от платы 6 со светодиодами λ 340 нм, λ 450 нм, λ 505 нм проходит через центр дна микропробирки в стандартном однорядном 8-луночном стрипе. Работа платы 6 с тремя светодиодами λ 340 нм, λ 450 нм, λ 505 нм управляется платой 16 с микроконтроллером. Сигналы с платы 5 с фотоприемниками передаются на плату 16 с микроконтроллером и обрабатываются. Результаты передаются на ЖК-дисплей 3 с сенсорной клавиатурой. Установочный узел состоит из каретки 12, шагового привода 10 с ползунком 11 линейного подшипника 13 с рельсом 14. Каретка 12 предназначена для размещения на ней стандартного однорядного 8-луночного стрипа. Каретка 12 жестко закреплена на рельс 14 линейного подшипника 13 и кинематически связана с ползунком 11 шагового электропривода 10. Шаговый электропривод 10 предназначен для перемещения каретки 12. Управление шаговым электроприводом 10 осуществляется при помощи платы 16 с микроконтроллером. Блок питания состоит из платы 8 с micro-USB контроллером и литий-ионного аккумулятора 7. Литий-ионный аккумулятор 7 предназначен для питания всех электродеталей и подключен к плате 16 с микроконтроллером. Плата 8 с micro-USB контроллером предназначена для заряда литий-ионного аккумулятора 7. Коромысло 17 предназначено для нажатия кнопки концевика 15 в крайнем положении каретки 4.

Портативный многоволновой фотометр для анализа жидкостей работает следующим образом. Фотометр включают с помощью перевода двухпозиционного переключателя включения/выключения 9 в положение «ВКЛ». На ЖК-дисплее 3 с сенсорной клавиатурой выбирают одну из трех методик измерения: λ 340 нм, λ 450 нм, λ 505 нм. Подтверждение необходимой методики осуществляют кратковременным нажатием на область «ГОТОВО» ЖК-дисплея 3 с сенсорной клавиатурой. Шаговый электропривод 10 осуществляет выдвижение каретки 12. Стандартный однорядный 8-луночный стрип устанавливают в гнезда каретки 12 для проведения анализа. Нажатием «ГОТОВО» на ЖК-дисплее 3 с сенсорной клавиатурой фотометр переводят в режим измерения оптической плотности содержимого микропробирок в стандартном однорядном 8-луночном стрипе. Шаговый электропривод 10 задвигает каретку 12 в корпус 1 фотометра таким образом, чтобы первая микропробирка в стандартном однорядном 8-луночном стрипе находилась в зоне измерения на оптической оси оптической пары, при этом свет от платы 6 со светодиодами λ 340 нм, λ 450 нм, λ 505 нм проходит через центр дна микропробирки в стандартном однорядном 8-луночном стрипе. Шаговый электропривод 10 задвигает каретку 12 с шагом равным межосевому расстоянию считывающих пар, останавливаясь и поочередно регистрируя оптическую плотность содержимого каждой микропробирки в стандартном однорядном 8-луночном стрипе в оптической паре, выбранной в соответствии с методикой измерения. После завершения процедуры измерения на ЖК-дисплее 3 с сенсорной клавиатурой отображаются результаты анализа, соответствующие номеру микропробирки в стандартном однорядном 8-луночном стрипе в каретке 12. Нажимают область «ВЫКЛ» на ЖК-дисплее 3 с сенсорной клавиатурой, производится повторное выдвижение каретки 12. Стандартный однорядный 8-луночный стрип извлекают из каретки 12. Нажимают область «ГОТОВО» на ЖК-дисплее 3 с сенсорной клавиатурой, каретка 12 задвигается в корпус 1. Нажимают область «ДА» на ЖК-дисплее 3 с сенсорной клавиатурой и переводят фотометр в спящий режим. Отключение фотометра производят переводом двухпозиционного переключателя включения/выключения 9 в положение «ВЫКЛ».

Использование устройства иллюстрируется примерами

Пример 1.

Больная А., 67 лет обратилась в Безенчукскую ЦРБ с жалобами неизвестного генеза. С помощью предложенного многоволнового фотометра для анализа жидкостей был проведен биохимический анализ содержания общего белка, глюкозы и холестерина в сыворотки крови, взятой у пациентки в кабинете врача. Результаты анализа были получены были получены в течение 5 минут. Врач отметил удобство проведения анализа, оперативность получения результатов, простоту работы фотометра, а также возможность выбора необходимых диагностических маркеров.

Пример 2.

На трассе сотрудники ДПС остановили водителя с подозрением на алкогольное или наркотическое опьянение. Чтобы удостовериться, что анализ не фальсифицирован были измерены с помощью предложенного портативного многоволнового фотометра для анализа жидкостей кислотность (Ph), относительная плотность и уровень содержание креатинина в моче. Результаты анализа были получены были получены в течение 5 минут. Сотрудники ДПС отметили, что благодаря наличию автономного питания и светонепроницаемой конструкции многоволновой фотометр для анализа жидкостей можно использовать в полевых условиях.

Портативный многоволновой фотометр для анализа жидкостей может применяться в медицинских клинико-диагностических лабораториях, мобильных и экспресс-лабораториях, у постели больного.

Источники информации

1. Патент России №2035716, С1, 92001686/25 Устройство для определения характеристик газовых и жидкостных проб/ А.Н. Машковцев, Л.С. Осипов, К.Н. Пилипенко, заяв. А.Н. Машковцев, Л.С. Осипов, К.Н. Пилипенко, 21.10.1992, опубл. 20.05.1995.

2. Патент РФ на изобретение №2442973, С1, 2009136397/28 Иммунотурбидиметрический планшетный анализатор/ А.С. Соколов, Н.С. Осин, Н.В. Скороходов, П.К. Пилипенко, заяв. Закрытое акционерное общество "ИММУНОСКРИН", А.С. Соколов, Н.С. Осин, Н.В. Скороходов, П.К. Пилипенко, 02.10.2009, опубл. 20.02.2012.

3. Патент РФ на изобретение №2362144, С1, 2008101144/28 Устройство для определения характеристик газовых и жидкостных проб/ Г.А. Бударев, П.В. Князев, И.Б. Ландау, Л.М. Муравник, А.В. Прокопенков, Н.М. Сафьянников, В.А. Рочева, заяв. Общество с ограниченной ответственностью "Лабтерминал", Г.А. Бударев, П.В. Князев, И.Б. Ландау, Л.М. Муравник, А.В. Прокопенков, Н.М. Сафьянников, В.А. Рочева, 09.01.2008, опубл. 20.07.2009.

Claims (4)

1. Портативный многоволновой фотометр для анализа жидкостей, содержащий корпус, установочный узел для размещения исследуемых проб, шаговый привод для перемещения установочного узла, считывающий узел, содержащий излучатели и фотоприемники, размещенные по разные стороны от плоскости перемещения установочного узла, блок визуализации, управления и индикации, отличающийся тем, что устройство имеет габариты не более 150×75×50 мм и массу не более 0,4 кг; установочный узел устройства имеет каретку для размещения на ней стандартных однорядных 8-лучных стрипов с микропробирками; расстояние между осями оптических пар равно расстоянию между осями микропробирок в стандартном однорядном 8-луночном стрипе; устройство имеет один шаговый электропривод для перемещения каретки; считывающий узел находится в стационарном положении.

2. Портативный многоволновой фотометр для анализа жидкостей по п. 1, отличающийся тем, что содержит три оптические пары фотоприемников и светодиодов с длинами волн λ 340 нм, λ 450 нм, λ 505 нм, соосно расположенных попарно друг напротив друга относительно плоскости перемещения каретки.

3. Портативный многоволновой фотометр для анализа жидкостей по п. 1, отличающийся тем, что его корпус имеет светонепроницаемое покрытие.

4. Портативный многоволновой фотометр для анализа жидкостей по п. 1, отличающийся тем, что имеет ЖК-дисплей с сенсорной клавиатурой и литий-ионный аккумулятор, подключенный к плате с micro-USB контроллером.

Images