RU2347224C2 - Method of blood analyses and blood analyser - Google Patents

Method of blood analyses and blood analyser Download PDF

Info

Publication number
RU2347224C2
RU2347224C2 RU2007101151/15A RU2007101151A RU2347224C2 RU 2347224 C2 RU2347224 C2 RU 2347224C2 RU 2007101151/15 A RU2007101151/15 A RU 2007101151/15A RU 2007101151 A RU2007101151 A RU 2007101151A RU 2347224 C2 RU2347224 C2 RU 2347224C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blood
analyzer
radiation
coherent
blood cells
Prior art date
Application number
RU2007101151/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007101151A (en
Inventor
Валерий Павлович Мальцев (RU)
Валерий Павлович Мальцев
нов Константин Анатольевич Семь (RU)
Константин Анатольевич Семьянов
Петр Александрович Тарасов (RU)
Петр Александрович Тарасов
Original Assignee
Институт химической кинетики и горения СО РАН
Общество с ограниченной ответственностью "Цитонова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт химической кинетики и горения СО РАН, Общество с ограниченной ответственностью "Цитонова" filed Critical Институт химической кинетики и горения СО РАН
Priority to RU2007101151/15A priority Critical patent/RU2347224C2/en
Publication of RU2007101151A publication Critical patent/RU2007101151A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2347224C2 publication Critical patent/RU2347224C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention refers to medicine, namely to methods of laboratory diagnostics. According to the method of blood test and automated technical blood tester. Blood sample is mixed with diluent and/or solvent reagent. Blood sample flow is formed and exposed to coherent polarised radiation of wavelength 330-680 nm directed along the flow axis. Named blood sample is analysed for polyangular light dispersion with blood cells detected and counted by polyangular light dispersion. Blood analyser applied for method implementation contains flow-type chamber, blood sample flow former in specified flow-type chamber, coherent radiation source, photodetector, and data control and processing unit connected to specified photodetector. Flou-type chamber represents scanning dish with the case made of optically transparent material and internal straight canal, and spherical mirror axis of which matches with that of internal channel of scanning dish. Coherent radiation source is polarised coherent radiation source of wavelength 330-680 nm mounted so that emitting radiation is directed along the axis of specified internal channel of scanning dish. The internal surface of spherical mirror of scanning dish is optically connected with specified photodetector.
EFFECT: possibility receive complex data referring to qualitative and quantitative blood structure providing minimum modification of measured blood corpuscles (cells) and high accuracy, besides, complete express blood analysis within no more than two stages.
26 cl, 11 dwg

Description

Изобретение относится к способам определения состава крови и автоматизированным техническим средствам, определяющим состав крови, и может использоваться в медицине для определения качественного и количественного состава крови.The invention relates to methods for determining the composition of blood and automated technical means that determine the composition of blood, and can be used in medicine to determine the qualitative and quantitative composition of blood.

Одним из важнейших факторов, определяющих физическое состояние человека и животных, является состав крови, соотношение входящих в нее форменных элементов, к которым относятся незрелые красные кровяные клетки-ретикулоциты, эритробласты, зрелые красные кровяные клетки-эритроциты, белые кровяные клетки-лейкоциты, тромбоциты, Т- и Б-лимфоциты, гранулоциты и др., их морфологические характеристики: форма, размер, коэффициент преломления, структура, а также их абсолютное количество и другие показатели. Например, повышение количества только одного вида клеток-ретикулоцитов сопутствует гемолитической и сидеробластной анемии, талассемии и другим острым и хроническим заболеваниям. В целом, клиническая потребность в гематологическом контроле существует при диагностике и/или лечении большинства заболеваний.One of the most important factors determining the physical condition of humans and animals is the composition of the blood, the ratio of the formed elements included in it, which include immature red blood cells-reticulocytes, erythroblasts, mature red blood cells-red blood cells, white blood cells, white blood cells, platelets, T- and B-lymphocytes, granulocytes, etc., their morphological characteristics: shape, size, refractive index, structure, as well as their absolute number and other indicators. For example, an increase in the number of only one type of reticulocyte cell is associated with hemolytic and sideroblastic anemia, thalassemia, and other acute and chronic diseases. In general, the clinical need for hematological control exists in the diagnosis and / or treatment of most diseases.

Известные способы проведения анализов крови можно условно разделить на ручные и автоматизированные.Known methods for conducting blood tests can be divided into manual and automated.

Ручные способы основаны на изучении под микроскопом мазков крови, приготовленных по специальным технологиям или полученных с помощью микроскопа слайдов с изображением названных мазков. Например, известен способ, позволяющий на одном мазке одновременно визуализировать эритроциты, ретикулоциты, базофилы, эозинофилы, псевдоэозинофилы, лимфоциты, моноциты и тромбоциты, для чего пробу нестабилизированной крови суправитально окрашивают красителем бриллиантовым крезиловым синим, после сушки производят фиксацию в растворе-фиксаторе по Лейшману, а затем докрашивают разбавленным буферным раствором с рН 6,8-7,2, состоящим из натрия фосфорнокислого двузамещенного и калия фосфорнокислого однозамещенного красителя-фиксатора по Лейшману [патент РФ №222425, МПК G01N 1/30]. Данный способ, как и прочие ручные способы определения форменных элементов (клеток) крови, является высокозатратным по времени и недостаточно точным.Manual methods are based on the study under a microscope of blood smears prepared using special technologies or obtained using a microscope slides with the image of these smears. For example, a method is known that allows one to simultaneously visualize erythrocytes, reticulocytes, basophils, eosinophils, pseudo-eosinophils, lymphocytes, monocytes and platelets on a single smear, for which a sample of unstabilized blood is stained with supravital stain with diamond cresyl blue, after drying, fix it and fix it and then repainted with a dilute buffer solution with a pH of 6.8-7.2, consisting of sodium phosphate disubstituted and potassium phosphate monosubstituted dye-fixative dye-fixative for L Eishman [RF patent No. 222425, IPC G01N 1/30]. This method, like other manual methods for determining the formed elements (cells) of blood, is time-consuming and not accurate enough.

Автоматизированные способы проведения анализов крови предполагают использование специализированного оборудования, повышающего скорость и информативность анализа. Данное оборудование, как правило, способно идентифицировать некоторые форменные элементы крови и определять их концентрацию. Также в некоторых способах осуществляется характеризация клеток по одному или нескольким присущим параметрам, систематизируются и обобщаются полученные данные.Automated methods for conducting blood tests involve the use of specialized equipment that increases the speed and information content of the analysis. This equipment, as a rule, is able to identify some of the formed elements of the blood and determine their concentration. Also, in some methods, the cells are characterized by one or more inherent parameters, and the data obtained are systematized and generalized.

Например, известен автоматизированный способ определения диаметра эритроцитов и других параметров крови, по которому образец крови размещают в зазоре между горизонтально установленными пластинками, нижняя из которых является приемником-преобразователем ультразвуковых колебаний, и воздействуют на названный образец ультразвуком, измеряя резонансный пик частоты, по минимальному сдвигу которого и определяют диаметр эритроцитов и полосу уширения резонансной кривой, по которой определяют динамический модуль упругости крови [патент РФ №2206091, МПК G01N 33/49].For example, an automated method is known for determining the diameter of red blood cells and other blood parameters, according to which a blood sample is placed in the gap between horizontally mounted plates, the lower of which is a receiver-transducer of ultrasonic vibrations, and is applied to the said sample with ultrasound, measuring the resonant frequency peak using the minimum shift which determine the diameter of red blood cells and the broadening band of the resonance curve, which determine the dynamic modulus of blood elasticity [RF patent 2206091, IPC G01N 33/49].

Известен способ выявления ретикулоцитов, включающий добавление образца клеток крови к системе реагентов, позволяющих растворить зрелые клетки крови, затем анализ названного образца в потоке клеток путем измерения одного или двух низших сигналов от угла рассеяния света, определенного меньше чем в 10 градусов относительно направления исходного излучения, для дифференцирования ретикулоцитов от других видов клеток [патент США №5874311]. Этот способ пригоден только для выявления одного вида форменных элементов крови - ретикулоцитов, и не позволяет выполнять комплексные анализы крови.A known method for detecting reticulocytes, including adding a sample of blood cells to a reagent system that allows you to dissolve mature blood cells, then analyzing the named sample in a cell stream by measuring one or two lower signals from the angle of light scattering, defined less than 10 degrees relative to the direction of the original radiation to differentiate reticulocytes from other types of cells [US patent No. 5874311]. This method is suitable only for the detection of one type of blood cells - reticulocytes, and does not allow complex blood tests.

Известен способ выявления пяти субпопуляций лейкоцитов [патент США №5389549], по которому к трем отдельным образцам крови добавляют три разных растворяющих реагента - свой к каждому образцу, и проводят измерения для идентификации эозинофилов, нейтрофилов и базофилов, кроме субпопуляций лимфоцитов и моноцитов в автоматическом режиме. Этот способ позволяет получить только полную картину по содержанию в крови лейкоцитов и не предусматривает проведения комплексных анализов крови.There is a method for identifying five subpopulations of leukocytes [US patent No. 5389549], according to which three different dissolving reagents are added to three separate blood samples — one for each sample, and measurements are taken to identify eosinophils, neutrophils and basophils, except for subpopulations of lymphocytes and monocytes in automatic mode . This method allows you to get only a complete picture of the content of leukocytes in the blood and does not provide for complex blood tests.

Большее количество видов клеток крови может быть определено известным автоматизированным способом проведения анализов крови, позволяющим одновременно определить в пробе крови наличие красных, белых клеток крови и тромбоцитов [патент США №5891734]. В соответствии с этим способом пробу крови разделяют, по меньшей мере, на три части и помещают в отдельные сосуды. Первую часть пробы крови смешивают с разбавляющим, вторую часть - с растворяющим, а третью часть - с флуоресцентным реагентами. Далее первую разбавленную часть пробы крови пропускают через кювету - анализатор электрического сопротивления, посредством которой выявляют и подсчитывают красные клетки и тромбоциты. Вторую часть пробы крови пропускают через оптический проточный преобразователь и определяют мультиугловое рассеяние света клетками крови, по которому подсчитывают и дифференцируют белые кровяные клетки. Затем определяют мультиугловое рассеяние света и флуоресценцию от второй растворенной части пробы крови или от первой разбавленной части пробы крови, и подсчитывают, и дифференцируют красные клетки крови, содержащие ядро, или ретикулоциты, или те и другие, посредством названного оптического проточного преобразователя. Далее через названный оптический проточный преобразователь пропускают третью часть пробы крови, определяют мультиугловое рассеяние света и флуоресценцию, и по этим показателям подсчитывают и дифференцируют тромбоциты или их сгустки. Затем полученные от описанных тестов данные объединяют, обрабатывают и по ним составляют отчет о составе крови в автоматическом режиме.A larger number of types of blood cells can be determined by a known automated method for conducting blood tests, allowing you to simultaneously determine the presence of red, white blood cells and platelets in a blood sample [US patent No. 5891734]. In accordance with this method, a blood sample is divided into at least three parts and placed in separate vessels. The first part of the blood sample is mixed with diluent, the second part with solvent, and the third part with fluorescent reagents. Next, the first diluted portion of the blood sample is passed through a cuvette — an electrical resistance analyzer, through which red cells and platelets are detected and counted. The second part of the blood sample is passed through an optical flow transducer and multi-angle light scattering by blood cells is determined, according to which white blood cells are counted and differentiated. Then, multi-angle light scattering and fluorescence from the second dissolved part of the blood sample or from the first diluted part of the blood sample are determined, and red blood cells containing the nucleus or reticulocytes, or both, are counted and differentiated by means of the said optical flow transducer. Next, a third part of the blood sample is passed through the said optical flow transducer, multi-angle light scattering and fluorescence are determined, and platelets or their clots are calculated and differentiated by these indicators. Then, the data obtained from the described tests are combined, processed and compiled according to them, a report on the composition of the blood in automatic mode.

Этот способ является ближайшим аналогом предлагаемого и принят за прототип изобретения. К недостаткам прототипа следует отнести его многостадийность (анализ включает четыре последовательные стадии), и, как следствие, длительность, и сложность, большие трудозатраты, а также необходимость использования дорогостоящих реагентов, таких, например, как моноклональные антитела CD4, CD19, CD14, CD3 и др., меченные флуоресцентными веществами. В прототипе изобретения, как и в других известных способах, точность определения параметров ограничена по следующим причинам. Используемые процедуры модификации, такие как иммунофлуоресцентное мечение, хотя и являются традиционными в современной цитометрии, приводят к неоднозначным изменениям в форменных элементах образца крови. Эти модификации приводят в большинстве случаев к возникновению статистической и систематической ошибкам в измеряемых параметрах и делают невозможным увеличение информативности измерения, кроме как по пути иммунофенотипирования с ограниченной точностью. В результате в прототипе, как и в других существующих методах автоматизированного анализа, помимо фенотипирования, популяция форменных элементов характеризуется не более чем по трем физическим параметрам: распределение по объемам эритроцитов, тромбоцитов и концентрации гемоглобина в эритроците. Повышение точности измерения даже данных параметров имело бы большое клиническое [McLaren C.E., Brittenham G.M. and Hasselblad V. Analysis of the volume of red blood cells: application of the expectation-maximization algorithm to grouped data from the doubly-truncated lognormal distribution. // Biometrics. - 1986. - V.42 - P.143-158] и фундаментальное научно-исследовательское значение [Lew V.L., Raftos J.E., Sorette M., Bookchin R.M. and Mohandas N. Generation of normal human red cell volume, hemoglobin content, and membrane area distributions by "birth" or regulation? // Blood. - 1995. - V.86 - P.334-341].This method is the closest analogue of the proposed and adopted as a prototype of the invention. The disadvantages of the prototype include its multi-stage (analysis includes four successive stages), and, as a consequence, the duration and complexity, high labor costs, and the need to use expensive reagents, such as monoclonal antibodies CD4, CD19, CD14, CD3 and others labeled with fluorescent substances. In the prototype of the invention, as in other known methods, the accuracy of determining the parameters is limited for the following reasons. Modification procedures used, such as immunofluorescence labeling, although traditional in modern cytometry, lead to ambiguous changes in the formed elements of a blood sample. These modifications lead in most cases to the appearance of statistical and systematic errors in the measured parameters and make it impossible to increase the information content of the measurement, except by immunofenotyping with limited accuracy. As a result, in the prototype, as in other existing methods of automated analysis, in addition to phenotyping, the population of shaped elements is characterized by no more than three physical parameters: the distribution by volume of red blood cells, platelets and the concentration of hemoglobin in the red blood cell. Improving the measurement accuracy of even these parameters would be of great clinical significance [McLaren C.E., Brittenham G.M. and Hasselblad V. Analysis of the volume of red blood cells: application of the expectation-maximization algorithm to grouped data from the doubly-truncated lognormal distribution. // Biometrics. - 1986. - V.42 - P.143-158] and fundamental research value [Lew V.L., Raftos J.E., Sorette M., Bookchin R.M. and Mohandas N. Generation of normal human red cell volume, hemoglobin content, and membrane area distributions by "birth" or regulation? // Blood. - 1995. - V.86 - P.334-341].

Предлагаемое изобретение решает задачу создания такого способа проведения анализов крови, который позволил бы получать комплексные данные о качественном и количественном составах крови без применения дорогостоящих флуоресцентных реагентов, при этом с минимальными модификациями измеряемых форменных элементов (клеток) крови и высокой точностью, позволяющими, кроме того, проводить полный экспресс-анализ крови не более чем в две стадии.The present invention solves the problem of creating such a method of blood tests, which would allow to obtain complex data on the qualitative and quantitative composition of blood without the use of expensive fluorescent reagents, with minimal modifications of the measured blood cells (cells) and high accuracy, allowing, in addition, conduct a complete rapid blood test in no more than two stages.

Поставленная задача решается тем, что предлагается способ проведения анализов крови, по которому пробу смешивают с разбавляющим и/или растворяющим реагентом, затем формируют поток пробы крови, определяя при этом мультиугловое рассеяние света клетками в потоке крови, выявляют и подсчитывают клетки крови по мультиугловому рассеянию света, причем на поток пробы крови воздействуют когерентным поляризованным излучением в видимом диапазоне длин волн, направляя его вдоль оси потока.The problem is solved in that a method for conducting blood tests is proposed, according to which the sample is mixed with a diluting and / or dissolving reagent, then a blood sample stream is formed, thereby determining multi-angle light scattering by cells in the blood stream, blood cells are detected and counted by multi-angle light scattering moreover, the flow of blood samples is affected by coherent polarized radiation in the visible wavelength range, directing it along the axis of the stream.

Для выполнения полного анализа крови необходимо пробу крови разделить на две части, первую из которых смешать с разбавляющим, а вторую - с растворяющим реагентами.To perform a complete blood test, it is necessary to divide the blood sample into two parts, the first of which is mixed with diluent, and the second with dissolving reagents.

Оптимально смешивать пробу крови с разбавляющим реагентом и растворяющим реагентом до концентрации клеток крови в ней 105-106 кл./мл.It is optimal to mix a blood sample with a diluting reagent and a dissolving reagent to a concentration of blood cells in it of 10 5 -10 6 cells / ml.

Скорость потока пробы крови целесообразно поддерживать на уровне 1-10 м/с.The flow rate of the blood sample should be maintained at a level of 1-10 m / s.

В качестве разбавляющего реагента может использоваться, например, буферный изотоничный раствор хлорида натрия.As a diluting reagent, for example, isotonic buffer solution of sodium chloride can be used.

В качестве растворяющего реагента может использоваться, например, раствор хлорида аммония.As a solvent reagent, for example, a solution of ammonium chloride can be used.

Наиболее эффективно использовать когерентное поляризованное излучение с длиной волны, лежащей в диапазоне 330-680 нм.It is most effective to use coherent polarized radiation with a wavelength lying in the range of 330-680 nm.

Как правило, когерентным поляризованным излучением является лазерное излучение.As a rule, coherent polarized radiation is laser radiation.

Для большей точности результатов анализов поляризационное состояние когерентного излучения целесообразно изменять при определении рассеяния света под различными углами.For greater accuracy of the analysis results, it is advisable to change the polarization state of coherent radiation when determining the scattering of light at different angles.

Для обеспечения высокой точности анализов по мультиугловому рассеянию света клетками крови в потоке пробы крови определяют двумерную индикатрису светорассеяния клеток крови.To ensure high accuracy of the analysis of multi-angle light scattering by blood cells in the blood sample stream, a two-dimensional light scattering indicatrix of blood cells is determined.

Для обеспечения высокой точности анализов по рассеянию света клетками крови под различными углами в каждом из потоков пробы крови определяют от одной до девяти угловых зависимостей интенсивности светорассеяния клеток крови от угла наблюдения.To ensure high accuracy of the analysis of light scattering by blood cells at different angles in each of the blood sample streams, one to nine angular dependences of the light scattering intensity of blood cells on the observation angle are determined.

Предлагаемый способ проведения анализов крови основан на измерении рассеянного света одиночными клетками крови под разными углами. При этом главными анализируемыми данными являются измеряемые интенсивности светорассеяния от одиночной частицы, называемые здесь «индикатрисы светорассеяния».The proposed method for conducting blood tests is based on measuring scattered light by single blood cells at different angles. In this case, the main analyzed data are the measured light scattering intensities from a single particle, called here “light scattering indicatrixes".

Взаимодействие когерентного поляризованного излучения с клеткой крови в оптической системе можно наглядно описать с помощью формализма матриц Мюллера. Состояние поляризации падающего и рассеянного излучений рассчитывается путем перемножения матриц, при этом каждый элемент оптической системы представляется в виде матрицы. Интенсивность и состояние поляризации излучения описывается вектором Стокса [Collett E. Polarized Light: Fundamentals and Applications. - New York: Marcel Dekker, 1993 - 581 с.]. Например, излучение, линейно-поляризованное под углом φ относительно лабораторной системы координат, описывается вектором Стокса:The interaction of coherent polarized radiation with a blood cell in the optical system can be visually described using the formalism of Mueller matrices. The polarization state of the incident and scattered radiation is calculated by multiplying the matrices, and each element of the optical system is represented in the form of a matrix. The intensity and polarization state of the radiation is described by the Stokes vector [Collett E. Polarized Light: Fundamentals and Applications. - New York: Marcel Dekker, 1993 - 581 p.]. For example, radiation linearly polarized at an angle φ relative to the laboratory coordinate system is described by the Stokes vector:

Figure 00000001
Figure 00000001

При повороте базисных векторов лабораторной системы на угол φ вектор Стокса преобразуется как:When the basis vectors of the laboratory system are rotated through an angle φ, the Stokes vector is transformed as:

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Матрица Мюллера частицы произвольной формы имеет вид [Борен К. и Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами: пер. с англ. - М.: Мир, 1986. - 664 с.]:The Muller matrix of a particle of arbitrary shape has the form [K. Boren and D. Hafman. Absorption and scattering of light by small particles: trans. from English - M .: Mir, 1986. - 664 p.]:

Figure 00000004
Figure 00000004

Элементы Sij зависят от полярного и азимутального углов рассеяния: Sij=Sij(θ, φ), причем θ изменяется от 0 до 180°, а φ изменяется от 0 до 360°, k - волновое число, r - расстояние до точки наблюдения. Далее множитель

Figure 00000005
опущен. Матрица Мюллера для идеального линейного поляризатора, повернутого осью пропускания под углом ξ к лабораторной системе координат, описывается так:The elements S ij depend on the polar and azimuthal scattering angles: S ij = S ij (θ, φ), and θ varies from 0 to 180 °, and φ varies from 0 to 360 °, k is the wave number, r is the distance to the point observations. Next factor
Figure 00000005
omitted. The Mueller matrix for an ideal linear polarizer, rotated by the axis of transmission at an angle ξ to the laboratory coordinate system, is described as follows:

Figure 00000006
Figure 00000006

Фазозадерживающий элемент, который сдвигает горизонтальную компоненту поля на δх=Θ/2, а вертикальную - на δу=-Θ/2, описывается так:The phase holding element, which shifts the horizontal component of the field by δ x = Θ / 2, and the vertical one by δ y = -Θ / 2, is described as follows:

Figure 00000007
Figure 00000007

Фотодетектор, регистрирующий интенсивность, описывается вектором:

Figure 00000008
.The photo detector recording the intensity is described by the vector:
Figure 00000008
.

Все вышеописанные матрицы даны в лабораторной системе координат, тогда как матрица Мюллера дана в системе координат, относящейся к клетке крови, поэтому для расчетов необходимо сначала перейти в систему координат клетки крови, повернув ее на угол φ, и после преобразования падающего света клеткой крови перейти обратно в лабораторную систему, повернув ее на угол -φ. Таким образом, для произвольных положений или состояний оптических элементов в средстве фотодетекции рассеянного света и состояния падающего излучения, определяемого вектором V, измеряемый сигнал имеет вид:All of the above matrices are given in the laboratory coordinate system, while the Muller matrix is given in the coordinate system related to the blood cell, therefore, for calculations, you must first go to the coordinate system of the blood cell by turning it at an angle φ, and after converting the incident light to the blood cell, go back into the laboratory system by turning it at an angle -φ. Thus, for arbitrary positions or states of optical elements in the means of photodetection of scattered light and the state of incident radiation, determined by the vector V, the measured signal has the form:

Figure 00000009
Figure 00000009

В Матрице Мюллера из 16 элементов имеется всего 7 независимых, которые полностью характеризуют электромагнитное поле, рассеянное клеткой крови. Любые измеряемые интенсивности (индикатрисы светорассеяния) являются комбинациями матрицы Мюллера анализируемой клетки. Для восстановления элементов матрицы Мюллера клетки крови достаточно измерить 7 независимых комбинаций этих элементов. В предлагаемом изобретении измерение 9 комбинаций матрицы Мюллера может достигаться, например, путем попеременного изменения состояния поляризации падающего излучения в виде трех состояний и попеременного изменения состояний фазозадерживающего оптического элемента, расположенного перед фотодетектором, в виде трех состояний или деления рассеянного света по трем каналам, имеющим различные состояния поляризационных элементов.In the Mueller Matrix of 16 elements, there are only 7 independent ones that fully characterize the electromagnetic field scattered by the blood cell. Any measured intensities (light scattering indicatrixes) are combinations of the Mueller matrix of the analyzed cell. To restore the elements of the Mueller matrix of blood cells, it is enough to measure 7 independent combinations of these elements. In the present invention, the measurement of 9 combinations of the Mueller matrix can be achieved, for example, by alternately changing the state of polarization of the incident radiation in the form of three states and alternately changing the states of the phase-holding optical element located in front of the photodetector in the form of three states or dividing the scattered light through three channels having different states of polarization elements.

Наряду с точечным фотодетектором, описанным выше, измерение электромагнитного поля рассеяния возможно выполнить с использованием двухмерной фоточувствительной матрицы. Фоточувствительная матрица располагается ортогонально оптической оси системы. В данной конфигурации измеряется двумерная функция интенсивности S(x, y), где х и y - координаты фоточувствительного элемента матрицы. Искомая индикатриса светорассеяния Sij(θ, φ) восстанавливается из решения интегрального уравненияAlong with the point photodetector described above, it is possible to measure the electromagnetic field of scattering using a two-dimensional photosensitive matrix. The photosensitive matrix is located orthogonally to the optical axis of the system. In this configuration, a two-dimensional intensity function S (x, y) is measured, where x and y are the coordinates of the photosensitive matrix element. The sought light scattering indicatrix S ij (θ, φ) is reconstructed from the solution of the integral equation

Figure 00000010
Figure 00000010

где t - положение анализируемой клетки внутри зоны детекции, простирающейся от L1 до L2. Функции g(x, y, t) и f(х, y, t) определяют углы θ и φ, при которых свет, вышедший из точки t, попадет в точку с координатами (х, y).where t is the position of the analyzed cell within the detection zone, extending from L 1 to L 2 . The functions g (x, y, t) and f (x, y, t) determine the angles θ and φ at which the light emerging from the point t hits the point with coordinates (x, y).

Основными получаемыми данными в данном способе измерения являются сигналы индикатрис светорассеяния. Класс математических задач, возникающих при анализе данных, можно условно разбить на два вида: первый вид - задачи классификации клеток крови и второй вид - задачи характеризации клеток крови.The main data obtained in this measurement method are signals of light scattering indicatrixes. The class of mathematical problems arising in the analysis of data can be divided into two types: the first type is the task of classifying blood cells and the second type is the task of characterizing blood cells.

К задачам первого вида, а именно классификации клеток крови, относятся задачи разбиения измеряемых сигналов на классы и определения принадлежности каждого измеряемого сигнала к какому-либо классу. При этом установления взаимосвязи между сигналом светорассеяния и физико-морфологическими характеристиками клетки крови не требуется. Обучение выполняется по сигналам, принадлежащим к известным классам клеток крови (например, клеточная линия), либо разбиение на классы происходит эмпирически в пространстве параметров измеряемого сигнала.The tasks of the first type, namely the classification of blood cells, include the tasks of dividing the measured signals into classes and determining whether each measured signal belongs to any class. In this case, the establishment of the relationship between the light scattering signal and the physico-morphological characteristics of the blood cell is not required. Training is carried out according to signals belonging to known classes of blood cells (for example, a cell line), or the division into classes occurs empirically in the space of parameters of the measured signal.

Для выявления и подсчета клеток крови необходимо использовать кластеризацию либо классификацию массива измеренных клеток. По измеренным индикатрисам светорассеяния клеток крови определяют набор параметров индикатрис светорассеяния, например интегралы индикатрис в заданных угловых интервалах, положения и амплитуды максимумов в Фурье спектре индикатрис, также параметры могут быть взяты непосредственно из решения обратной задачи светорассеяния по измеренным индикатрисам, всего N параметров. Каждая клетка имеет вполне определенный набор параметров

Figure 00000011
, где N - число параметров индикатрисы, q - индекс принадлежности клетки к кластеру или подклассу, j - номер клетки в кластере или подклассе. Кластеризация возможна в случае, когда между типами клеток есть явные и существенные различия, например, как в случае разделения лейкоцитов на три основных типа: лимфоциты, моноциты и гранулоциты. Границы отдельных кластеров производится там, где плотности точек
Figure 00000012
в N-мерном пространстве минимальны. При кластеризации нет алгоритма обучения, т.е. нет необходимости использовать независимые от светорассеяния методы выявления типов клеток, например окрашивания иммунофлуоресцентными маркерами для создания обучающей выборки или, другими словами, выделения существенных признаков. В случае когда различия между клетками крови слабо выражены, необходимо применять классификацию. Первый шаг в классификации - это создание обучающей выборки. Обучающую выборку создают путем одновременного измерения флуоресценции от исследуемых клеток, окрашенных иммунофлуоресцентными маркерами, или специфичными флуохромами, и индикатрис светорассеяния. Тип каждой клетки, с одной стороны, однозначно определен с помощью флуоресценции, а с другой стороны, имеет вполне определенный набор параметров индикатрис
Figure 00000013
. Далее, измеряя индикатрисы светорассеяния и определяя вектор параметров
Figure 00000014
для произвольной клетки, можно судить, к какому подклассу относится тестируемая клетка, уже не применяя окрашивания иммунофлуоресцентными маркерами или специфичными флуорохромами.To identify and count blood cells, it is necessary to use clustering or classification of an array of measured cells. From the measured light scattering indicatrixes of blood cells, a set of parameters of light scattering indicatrixes is determined, for example, the indicatrix integrals in the given angular intervals, the positions and amplitudes of the maxima in the Fourier spectrum of the indicatrix, parameters can also be taken directly from the solution of the inverse light scattering problem from the measured indicatrixes, total N parameters. Each cell has a well-defined set of parameters
Figure 00000011
where N is the number of indicatrix parameters, q is the index of the cell belonging to the cluster or subclass, j is the number of the cell in the cluster or subclass. Clustering is possible when there are obvious and significant differences between cell types, for example, as in the case of the division of leukocytes into three main types: lymphocytes, monocytes and granulocytes. The boundaries of individual clusters are made where the density of points
Figure 00000012
in N-dimensional space are minimal. With clustering, there is no learning algorithm, i.e. there is no need to use methods independent of light scattering for detecting cell types, for example, staining with immunofluorescence markers to create a training sample or, in other words, highlight significant features. In the case where the differences between blood cells are weak, it is necessary to apply the classification. The first step in the classification is to create a training sample. A training sample is created by simultaneously measuring fluorescence from the studied cells stained with immunofluorescence markers, or specific fluochromes, and light scattering indicatrixes. The type of each cell, on the one hand, is uniquely determined using fluorescence, and on the other hand, it has a well-defined set of indicatrix parameters
Figure 00000013
. Further, by measuring the light scattering indicatrixes and determining the vector of parameters
Figure 00000014
for an arbitrary cell, it can be judged to which subclass the test cell belongs, no longer using immunofluorescence markers or specific fluorochromes.

Классификация может производиться разными методами, например, методом Байеса, методом k ближайших соседей и т.д. В каждом отдельно взятом случае выделение существенных признаков основывается на различных предположениях о свойстве системы и может сильно отличаться. В методе Байеса, исходя из предположения о нормальности распределения клеток по параметрам

Figure 00000015
, строят разделяющие поверхности второго порядка в N-мерном пространстве, каждая поверхность разделяет два граничащих подкласса.Classification can be carried out by different methods, for example, by the Bayes method, the method of k nearest neighbors, etc. In each case, the selection of essential features is based on various assumptions about the property of the system and can vary greatly. In the Bayesian method, based on the assumption that the distribution of cells by parameters is normal
Figure 00000015
, build dividing surfaces of the second order in N-dimensional space, each surface separates two adjacent subclasses.

Наиболее общий метод классификации - это метод k ближайших соседей. Этот метод основывается на предположении о локальной компактности, из которой следует, что похожесть двух объектов по l признакам обычно сопровождается их похожестью и по (l+1)-му признаку. Отсюда следует, что рядом в малой ε-окрестности от имеющихся реализации i-го образа обучающей выборки могут появляться только реализации того же i-го образа. Причем чем ближе контрольная реализация j находится к имеющейся реализации образа q, тем с большей вероятностью отнесение точки j к q-му образу будет правильным. Исходя из этого можно предложить в качестве решающего правила следующую процедуру: оставить в памяти ЭВМ все реализации обучающей выборки и контрольную точку j относить к тому образу, чья реализация оказалась ближе всего к точке j. Это правило действительно используется в практике решения некоторых задач, и оно носит название «правило ближайшего соседа». Однако следует учитывать, что реальные измерения признаков нередко сопровождаются помехами и ошибками, так что свидетельству одного прецедента доверять опасно. Целесообразно учитывать свидетельства и других объектов обучающей выборки. С этой целью обращают внимание не на одну, а на несколько ближайших точек. Такие правила называются правилами k ближайших соседей. Если больше половины из k соседей принадлежит образу q, то и точка j относится к q-му образу.The most common classification method is the k nearest neighbors method. This method is based on the assumption of local compactness, from which it follows that the similarity of two objects by l characteristics is usually accompanied by their similarity and by the (l + 1) th attribute. It follows that next to a small ε-neighborhood of the existing implementations of the i-th image of the training sample, only realizations of the same i-th image can appear. Moreover, the closer the control implementation j is to the existing implementation of the image q, the more likely the assignment of the point j to the qth image will be correct. Based on this, the following procedure can be proposed as a decisive rule: to leave in the computer memory all the implementations of the training set and the control point j to relate to the image whose implementation was closest to point j. This rule is really used in the practice of solving some problems, and it is called the "rule of the nearest neighbor." However, it should be borne in mind that real measurements of signs are often accompanied by interference and errors, so it is dangerous to trust the evidence of one precedent. It is advisable to take into account evidence and other objects of the training sample. To this end, they pay attention not to one, but to several nearby points. Such rules are called the rules of k nearest neighbors. If more than half of the k neighbors belongs to the image q, then the point j belongs to the qth image.

К задачам второго вида, а именно задачам характеризации клеток крови, относится определение различных параметров клеток крови. Для их решения в общем случае необходимо решать обратную задачу светорассеяния. Для корректного построения последней с контролируемой точностью необходимо проведение расчета прямой задачи светорассеяния. Решение прямой задачи светорассеяния возможно, например, путем построения оптических моделей клеток крови, в которых клетки моделируются некоторой формой с конечным набором параметров, основанных на данных микроскопических измерений клеток крови. В этом случае возможно теоретически рассчитать светорассеяние от оптических моделей клеток для набора параметров оптической модели клетки крови. Методы расчета могут быть различными, например метод многослойных концентрических сфер, метод Т-матриц, приближения дискретных диполей (DDA - discrete dipole approximation - англ.) и др.The tasks of the second type, namely the tasks of characterizing blood cells, include the determination of various parameters of blood cells. To solve them, in the general case, it is necessary to solve the inverse problem of light scattering. For the correct construction of the latter with controlled accuracy, it is necessary to calculate the direct problem of light scattering. The solution to the direct problem of light scattering is possible, for example, by constructing optical models of blood cells in which the cells are modeled in some form with a finite set of parameters based on data from microscopic measurements of blood cells. In this case, it is possible to theoretically calculate the light scattering from optical cell models for a set of parameters of the optical model of a blood cell. The calculation methods can be different, for example, the method of multilayer concentric spheres, the T-matrix method, discrete dipole approximation (DDA), etc.

Далее методы решения обратной задачи могут быть различными, например метод прямого сравнения по минимуму среднеквадратичного отклонения, различные нейросети и т.д. Метод прямого сравнения и поиска наиболее соответствующей индикатрисы является простейшим и универсальным методом решения обратной задачи и представляет собой частный случай известного метода узлового пространства. В нем сравниваются теоретически рассчитанные индикатрисы светорассеяния с измеренными в процессе анализа и перебором находят модельную клетку, индикатриса которой дает минимальное значение среднеквадратичного отклонения при сравнении с экспериментально измеренной индикатрисой. В данном случае характеристики анализируемой клетки крови принимаются равными характеристикам найденной модели.Further, the methods for solving the inverse problem can be different, for example, the method of direct comparison of the minimum standard deviation, various neural networks, etc. The method of direct comparison and search for the most appropriate indicatrix is the simplest and most universal method for solving the inverse problem and is a special case of the well-known method of nodal space. It compares theoretically calculated light scattering indicatrixes with those measured during analysis and enumeration and finds a model cell whose indicatrix gives the minimum standard deviation when compared with the experimentally measured indicatrix. In this case, the characteristics of the analyzed blood cell are taken equal to the characteristics of the found model.

Способ осуществляют следующим образом. Пробу крови, подлежащую исследованию, разделяют на две, например, равные части и помещают в раздельные емкости. В первую емкость добавляют разжижающий реагент, например изотоничный раствор хлорида натрия, до концентрации клеток в полученной смеси 105-106 кл./мл. Во вторую емкость добавляют растворяющий реагент - это реагент, растворяющий оболочку эритроцитов, который также называют лизирующий реагент [Tiirikainen M.I. Evaluation of red blood cell lysing solutions for the detection of intracellular antigens by flow cytometry. // Cytometry. - 1995. - V.20 - P.341-348], например раствор хлорида аммония, также до концентрации клеток крови в полученной смеси 105-106 кл./мл. После лизирования эритроцитов может быть добавлен реагент, воздействующий на лейкоциты с сохранением указанной концентрации.The method is as follows. The blood sample to be tested is divided into two, for example, equal parts and placed in separate containers. A diluent reagent, for example, an isotonic sodium chloride solution, is added to the first container to a concentration of 10 5 -10 6 cells / ml in the resulting mixture. A dissolving reagent is added to the second vessel - this is a red blood cell dissolving reagent, also called a lyzing reagent [Tiirikainen MI Evaluation of red blood cell lysing solutions for the detection of intracellular antigens by flow cytometry. // Cytometry. - 1995. - V.20 - P.341-348], for example, a solution of ammonium chloride, also to a concentration of blood cells in the resulting mixture of 10 5 -10 6 cells / ml. After lysing red blood cells, a reagent can be added that acts on white blood cells while maintaining the indicated concentration.

Из первой части пробы крови формируют ее поток со скоростью 1-10 м/с и одновременно облучают этот поток когерентным излучением с длиной волны 330-680 нм и последовательным изменением его поляризационного состояния. Определяют рассеянный под разными углами свет и его поляризационное состояние для каждой клетки крови, находящейся в потоке пробы крови. По индикатрисам светорассеяния, применяя методы классификации, например метод k ближайших соседей, и методы кластеризации, например метод k средних, определяют и подсчитывают количество эритроцитов, ретикулоцитов, тромбоцитов и их сгустков, а также, решая обратную задачу светорассеяния, например, методом узлового пространства решают задачу характеризации, определяя параметры этих клеток крови: объем, концентрацию гемоглобина, индекс сферичности, диаметр, площадь мембраны для эритроцитов; объем, диаметр, коэффициент преломления, отношение полуосей для тромбоцитов и ретикулоцитов. По временным изменениям индикатрис светорассеяния, решая обратную задачу светорассеяния, например, методом узлового пространства определяют также временные изменения параметров эритроцитов, ретикулоцитов, тромбоцитов или время агглютинации тромбоцитов, а также определяют кинетические характеристики происходящих с этими клетками крови процессов.From the first part of the blood sample, its flow is formed at a speed of 1-10 m / s and at the same time this flow is irradiated with coherent radiation with a wavelength of 330-680 nm and a sequential change in its polarization state. The light scattered at different angles and its polarization state are determined for each blood cell in the blood sample stream. According to light scattering indicatrixes, using classification methods, for example, the method of k nearest neighbors, and clustering methods, for example, the method of k averages, determine and count the number of red blood cells, reticulocytes, platelets and their clots, and also, by solving the inverse light scattering problem, for example, they use the nodal space method characterization task, determining the parameters of these blood cells: volume, hemoglobin concentration, sphericity index, diameter, membrane area for red blood cells; volume, diameter, refractive index, semiaxis ratio for platelets and reticulocytes. Temporary changes in light scattering indicatrixes, solving the inverse problem of light scattering, for example, by the nodal space method, also determine temporary changes in the parameters of red blood cells, reticulocytes, platelets or platelet agglutination time, and also determine the kinetic characteristics of the processes occurring with these blood cells.

После этого из второй части пробы крови формируют ее поток со скоростью 1-10 м/с и одновременно облучают этот поток когерентным излучением с длиной волны 330-680 нм и последовательным изменением его поляризационного состояния одновременно определяют рассеянный под разными углами свет и его поляризационное состояние для каждой клетки крови, находящейся в потоке пробы крови. По индикатрисам светорассеяния, применяя методы классификации, например метод k ближайших соседей, и методы кластеризации, например метод k средних, определяют и подсчитывают абсолютное и относительное количество белых клеток крови, а также, решая обратную задачу светорассеяния, например, методом узлового пространства, определяют параметры этих клеток крови: размер, размер ядра, коэффициенты преломления цитоплазмы и ядра.After that, from the second part of the blood sample, its flow is formed at a speed of 1-10 m / s and at the same time this flow is irradiated with coherent radiation with a wavelength of 330-680 nm and a sequential change in its polarization state, and the light scattered at different angles and its polarization state each blood cell in the stream of blood samples. According to light scattering indicatrixes, using classification methods, for example, the k method of nearest neighbors, and clustering methods, for example, the k average method, determine and calculate the absolute and relative number of white blood cells, and also, solving the inverse light scattering problem, for example, by the nodal space method, determine the parameters of these blood cells: size, size of the nucleus, refractive indices of the cytoplasm and nucleus.

Дополнительные биофизические параметры клеток крови определяют при измерении индикатрис светорассеяния в результате отклика на изменение состава раствора с пробой in vitro или в динамике - в ходе реакции какого-либо реагента с клетками, например, в составе окружающего раствора. По причине относительно сложной постановки эксперимента и необходимости в разработке математических моделей для его интерпретации направление гематологического анализа с проведением кинетических остается практически неразработанным. Известно только применение эффекта активации и агглютинации тромбоцитов, а также использование в клинике автоматизированных устроств [Danon D.E. The fragiligraph and its applications. // Br. J. Haematol. - 1967. - V.13 - P.61-66 и Терсков И.А., Гительзон И.И. Метод химических (кислотных) эритрограмм. // Биофизика. - 1957. - Т.2, N2. - С.259-266].Additional biophysical parameters of blood cells are determined by measuring light scattering indicatrixes as a result of a response to a change in the composition of a solution with an in vitro sample or in dynamics - during the reaction of a reagent with cells, for example, as part of a surrounding solution. Due to the relatively complex design of the experiment and the need to develop mathematical models for its interpretation, the direction of hematological analysis with kinetic analysis remains practically undeveloped. Only the application of the effect of platelet activation and agglutination is known, as well as the use of automated devices in the clinic [Danon D.E. The fragiligraph and its applications. // Br. J. Haematol. - 1967. - V.13 - P.61-66 and Terskov I.A., Gitelzon I.I. The method of chemical (acid) erythrograms. // Biophysics. - 1957. - T.2, N2. - S.259-266].

Выше описано проведение полного анализа крови. В том случае, если полный анализ не требуется, пробу крови можно смешать, например, только с разжижающим реагентом и определить соответствующие показатели, представляющие интерес. Точно также можно смешать пробу крови только с растворяющим реагентом и получить данные только о соответствующих показателях.A complete blood test is described above. In the event that a complete analysis is not required, a blood sample can be mixed, for example, only with a diluting reagent and determining the relevant indicators of interest. In the same way, you can mix a blood sample only with a solvent reagent and get data only on the relevant indicators.

Для реализации этого способа предлагается устройство для проведения анализов крови в автоматическом режиме. В качестве прототипа предлагаемого устройства выбрано устройство для измерения концентрации клеток крови и гемоглобина, которое содержит проточную камеру для пробы крови, перпендикулярно оси которой расположены оптические оси первого оптического и второго оптического каналов, источник когерентного излучения, модулятор интенсивности светового потока источника когерентного излучения, первый и второй фотоприемники, блок управления и индексации [патент РФ №2196989, МПК G01N 33/48]. Недостатком этого устройства является невозможность с его помощью проведения комплексного анализа крови.To implement this method, a device for conducting blood tests in an automatic mode is proposed. As a prototype of the proposed device, a device for measuring the concentration of blood cells and hemoglobin is selected, which contains a flow chamber for a blood sample, the axis of the optical axis of the first optical and second optical channels, the coherent radiation source, the light intensity modulator of the coherent radiation source, the first and second photodetectors, control and indexing unit [RF patent No. 2196989, IPC G01N 33/48]. The disadvantage of this device is the impossibility of using it to conduct a comprehensive blood test.

Изобретение решает задачу создания анализатора крови, позволяющего проводить комплексные анализы крови в автоматическом режиме.The invention solves the problem of creating a blood analyzer that allows for complex blood tests in automatic mode.

Поставленная задача решается тем, что предлагается анализатор крови, включающий проточную камеру, средство, формирующее поток пробы крови в названной проточной камере, источник когерентного излучения, средство фотодетекции, а также средство управления и обработки данных, связанное с названным средством фотодетекции, у которого проточная камера выполнена в форме сканирующей кюветы, содержащей корпус из оптически прозрачного материала с внутренним прямолинейным каналом и сферическое зеркало, ось которого совпадает с осью названного внутреннего канала, а источник когерентного излучения выполнен в форме источника когерентного поляризованного излучения в видимом диапазоне длин волн и установлен таким образом, что его излучение направлено вдоль оси названного внутреннего канала сканирующей кюветы, а внутренняя поверхность сферического зеркала сканирующей кюветы оптически связана с названным средством фотодетекции.The problem is solved in that a blood analyzer is proposed that includes a flow chamber, a means forming a blood sample stream in said flow chamber, a coherent radiation source, photo detection means, and also data management and processing means associated with said photo detection means, in which the flow chamber made in the form of a scanning cell containing a body of optically transparent material with an internal rectilinear channel and a spherical mirror, the axis of which coincides with the axis of the above the morning channel, and the coherent radiation source is made in the form of a coherent polarized radiation source in the visible wavelength range and is set in such a way that its radiation is directed along the axis of the named internal channel of the scanning cell and the inner surface of the spherical mirror of the scanning cell is optically connected with the said photodetection means.

Внутренняя поверхность сферического зеркала сканирующей кюветы может быть оптически связана со средством фотодетекции посредством зеркала, установленного под углом к оси сканирующей кюветы.The inner surface of the spherical mirror of the scanning cell may be optically coupled to the photodetection means by means of a mirror mounted at an angle to the axis of the scanning cell.

Средство, формирующее поток пробы крови, может быть выполнено в форме гидрофокусирующей головки.The tool that forms the flow of blood samples can be made in the form of a hydrofocusing head.

Источник когерентного поляризованного излучения может иметь длину волны в диапазоне 330-680 нм.A coherent polarized radiation source may have a wavelength in the range of 330-680 nm.

В качестве блока управления и обработки данных может служить ЭВМ.A computer can serve as a control and data processing unit.

Сканирующая кювета может быть снабжена дифракционным оптическим элементом, а средство фотодетекции выполнено с возможностью детекции флуоресценции.The scanning cuvette may be equipped with a diffractive optical element, and the photodetection means is configured to detect fluorescence.

Источник когерентного поляризованного излучения может быть снабжен λ/4 фазозадерживающим элементом.The source of coherent polarized radiation can be equipped with a λ / 4 phase-holding element.

Источник когерентного поляризованного излучения может быть снабжен управляемым фазозадерживающим элементом, выполненным в форме электрооптического кристалла.The source of coherent polarized radiation can be equipped with a controlled phase-holding element made in the form of an electro-optical crystal.

Источник когерентного поляризованного излучения может содержать один лазер и один поляризатор.A coherent polarized radiation source may contain one laser and one polarizer.

Источник когерентного поляризованного излучения может содержать два лазера и снабжен при этом светоделительным элементом, двумя поляризаторами и λ/4 фазозадерживающим элементом.A coherent polarized radiation source can contain two lasers and is equipped with a beam splitting element, two polarizers and a λ / 4 phase-holding element.

Источник когерентного поляризованного излучения может содержать три лазера и снабжен при этом двумя светоделительными элементами, тремя поляризаторами и двумя λ/4 фазозадерживающими элементами.A coherent polarized radiation source can contain three lasers and is equipped with two beam splitting elements, three polarizers and two λ / 4 phase-holding elements.

Средство фотодетекции может содержать управляемый фазозадерживающий элемент, выполненный в форме электрооптического кристалла, поляризатор и фотодетектор.The photodetection means may include a controlled phase-holding element made in the form of an electro-optical crystal, a polarizer and a photodetector.

Средство фотодетекции может содержать светоделительный элемент, два поляризатора, λ/4 фазозадерживающий элемент и два фотодетектора.The photodetection means may comprise a beam splitter, two polarizers, a λ / 4 phase retaining element, and two photodetectors.

Средство фотодетекции может содержать два светоделительных элемента, три поляризатора, два λ/4 фазозадерживающих элемента и три фотодетектора.The photodetection means may comprise two beam splitting elements, three polarizers, two λ / 4 phase retaining elements and three photodetectors.

Средство фотодетекции может представлять собой двумерную фоточувствительную матрицу.The photodetection means may be a two-dimensional photosensitive matrix.

Средство фотодетекции может быть связано со средством управления и обработки данных через аналого-цифровой преобразователь.The photodetection means may be associated with a means for controlling and processing data through an analog-to-digital converter.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство в его базовом варианте.Figure 1 shows the proposed device in its basic form.

На фиг.2 изображен принцип действия сканирующей кюветы при измерении рассеяния света клеткой крови под различными углами.Figure 2 shows the principle of action of a scanning cell when measuring light scattering by a blood cell at various angles.

На фиг.3 изображены варианты выполнения источника когерентного поляризованного излучения.Figure 3 shows embodiments of a coherent polarized radiation source.

На фиг.4 изображены варианты выполнения средства фотодетекции.Figure 4 shows embodiments of the photodetection means.

На фиг.5 изображен принцип действия сканирующей кюветы с дифракционным оптическим элементом (ДОЭ) при измерении спектра флуоресценции.Figure 5 shows the principle of operation of a scanning cell with a diffractive optical element (DOE) when measuring the fluorescence spectrum.

На фиг.6 изображен вариант исполнения сканирующей кюветы для измерения рассеянного света в диапазоне полярных углов от 5 до 175°.Figure 6 shows an embodiment of a scanning cell for measuring scattered light in the range of polar angles from 5 to 175 °.

На фиг.7 изображены примеры индикатрис светорассеяния для основных типов клеток крови - лимфоцитов, тромбоцитов, моноцитов, эритроцитов, гранулоцитов.Figure 7 shows examples of light scattering indicatrixes for the main types of blood cells - lymphocytes, platelets, monocytes, erythrocytes, granulocytes.

На фиг.8 изображены примеры сравнения измеренных и рассчитанных индикатрис светорассеяния для тромбоцитов.On Fig depicts examples of comparison of measured and calculated light scattering indicatrix for platelets.

На фиг.9 изображены примеры сравнения измеренных и рассчитанных индикатрис светорассеяния для эритроцитов.Figure 9 shows examples of comparison of measured and calculated light scattering indicatrixes for red blood cells.

На фиг.10 изображен пример дифференциации основных типов лейкоцитов по интегралам индикатрисы светорассеяния I7.Figure 10 shows an example of differentiation of the main types of leukocytes according to the integrals of the indicatrix of light scattering I 7 .

На фиг.11 изображена экспериментально измеренная кинетика сферизации и гемолиза, а также показан результат обработки моделью.11 shows the experimentally measured kinetics of spherization and hemolysis, and also shows the result of processing by the model.

На приведенных чертежах использована следующая нумерация позиций: 1 - источник когерентного поляризованного излучения, 2 - линза, 3 - зеркало с отверстием либо светоделительный элемент, 4 - оптическое окно, 5 - сфокусированный луч когерентного поляризованного излучения, 6 - сфокусированный триггерный луч, 7 - сканирующая кювета, 8 - обжимающая жидкость гидрофокусирующей головки, 9 - поток пробы крови, 10 - гидрофокусирующая головка, 11 - средство фотодетекци, 12 - аналого-цифровой преобразователь, 13 - средство управления и обработки данных, 14 - сферическое зеркало, 15, 16, 60, 61 - точка положения клетки крови, 17, 18 - рассеянное клеткой крови излучение, 19, 59 - зона измерения, 20, 25, 26, 27 - источник когерентного излучения (лазер), 22, 39 - управляемый фазозадерживающий элемент, 23, 42 - средство управления фазозадерживающим элементом, 24 - управляющий вход, 21, 28, 30, 31, 40, 52, 53, 54 - поляризатор, 29, 50, 51 - λ/4 фазозадерживающий элемент, 32, 33 - светоделительный элемент, 34 - средство управления питанием источника когерентного излучения, 35, 43 - управляющий вход, 36 - средство приема флуоресценции, 37 - средство приема рассеянного света, 38, 45, 47 - диафрагма, 44 - дихроичное зеркало, 41, 46, 48, 49 - светоделительный элемент, 55, 56, 57 - фотодетектор, 58 - дифракционный оптический элемент (ДОЭ), 62,63 - флуоресценция клетки крови.In the drawings, the following numbering was used: 1 — a source of coherent polarized radiation, 2 — a lens, 3 — a mirror with a hole or a beam splitter, 4 — an optical window, 5 — a focused beam of coherent polarized radiation, 6 — a focused trigger beam, 7 — scanning cuvette, 8 - crimping fluid of the hydrofocusing head, 9 - blood sample flow, 10 - hydrofocusing head, 11 - photodetection means, 12 - analog-to-digital converter, 13 - data management and processing tool, 14 - spherical the fifth mirror, 15, 16, 60, 61 — the position point of the blood cell, 17, 18 — radiation scattered by the blood cell, 19, 59 — measurement zone, 20, 25, 26, 27 — coherent radiation source (laser), 22, 39 - controlled phase-holding element, 23, 42 - control means of the phase-holding element, 24 - control input, 21, 28, 30, 31, 40, 52, 53, 54 - polarizer, 29, 50, 51 - λ / 4 phase-holding element, 32 , 33 - beam splitting element, 34 - means for controlling the power supply of a coherent radiation source, 35, 43 - control input, 36 - means for receiving fluorescence, 37 - means for receiving scattered light a, 38, 45, 47 — diaphragm, 44 — dichroic mirror, 41, 46, 48, 49 — beam splitter, 55, 56, 57 — photodetector, 58 — diffractive optical element (DOE), 62.63 — blood cell fluorescence .

Анализатор крови работает следующим образом.The blood analyzer works as follows.

Гидрофокусирующая головка анализатора 10 (фиг.1) формирует поток клеток крови, движущихся одна за одной с определенной скоростью по центру канала сканирующей кюветы 7. Точность доставки клеток в центр сканирующей кюветы обеспечивается разницей расходов обжимающей жидкости 8 и пробы крови 9. Скорость движения частиц регулируется расходом обжимающей жидкости 8. Для освещения клеток крови используется поляризованное излучение со строго определенным состоянием поляризации, создаваемое источником когерентного поляризованного излучения 1. Освещение производится соосно потоку пробы крови. Освещение может производиться как по направлению движения потока пробы крови, так и навстречу ему. Линзой 2 когерентное поляризованное излучение фокусируется внутрь канала сканирующей проточной кюветы 7, при этом в месте измерения светорассеяния и флуоресценции создается зона постоянной освещенности. Рассеянный клеткой свет отражается от сферического зеркала, расположенного на торце сканирующей проточной кюветы 7, выходит через оптическое окно 4, отражается от зеркала с отверстием либо светоделительного элемента 3 и попадает на средство фотодетекции 11. Многоканальный АЦП 12 преобразует полученные фотоприемниками сигналы, которые поступают в средство управления и обработки данных 13, являющееся по сути ЭВМ. ЭВМ обрабатывает полученные данные, по которым выполняет отчет о составе крови.The hydrofocusing head of the analyzer 10 (Fig. 1) generates a flow of blood cells moving one after another at a certain speed in the center of the channel of the scanning cell 7. The accuracy of the delivery of cells to the center of the scanning cell is ensured by the difference in the flow rate of the squeezing fluid 8 and the blood sample 9. The speed of the particles is regulated squeezing liquid flow 8. For illumination of blood cells, polarized radiation with a strictly defined state of polarization is used, created by a source of coherent polarized radiation 1. Os broadcasting is coaxial with the flow of blood samples. Lighting can be made both in the direction of flow of the blood sample and towards it. Lens 2 coherent polarized radiation is focused inside the channel of the scanning flow cell 7, while in the place of measurement of light scattering and fluorescence creates a zone of constant illumination. The light scattered by the cell is reflected from a spherical mirror located at the end of the scanning flow cell 7, exits through an optical window 4, is reflected from a mirror with an aperture, or a beam splitter element 3 and enters the photodetection means 11. The multi-channel ADC 12 converts the signals received by the photodetectors that enter the means management and data processing 13, which is essentially a computer. The computer processes the data obtained, which performs a report on the composition of the blood.

Принцип работы сканирующей кюветы показан на фиг.2. Сфокусированный луч когерентного поляризованного излучения в видимом диапазоне длин волн 5 и рассеянные клеткой крови лучи 17, 18 показаны пунктирной линией. Для каждого положения клетки в зоне измерения 19 рассеянный свет, отразившись от сферического зеркала, попадает в средство фотодетекции 11 только под определенным углом θ. Когда частица проходит через точку 15, принимается только свет, рассеянный под углом θ1. При движении клетки от точки 15 до точки 16 угол приема света непрерывно изменяется от θ1 до θ2. Измеряемый сигнал является функцией времени и напрямую связан с угловой зависимостью интенсивности рассеянного света. Сфокусированный триггерный луч 6, направленный перпендикулярно потоку клеток, служит для создания опорного сигнала, необходимого для трансформации измеряемого времени пролета клетки в положение клетки в кювете.The principle of operation of the scanning cell is shown in figure 2. A focused beam of coherent polarized radiation in the visible wavelength range 5 and rays 17, 18 scattered by the blood cell are shown by a dashed line. For each position of the cell in the measurement zone 19, the scattered light, reflected from the spherical mirror, enters the photodetection means 11 only at a certain angle θ. When a particle passes through point 15, only light scattered at an angle θ 1 is received. When the cell moves from point 15 to point 16, the angle of light reception continuously changes from θ 1 to θ 2 . The measured signal is a function of time and is directly related to the angular dependence of the intensity of the scattered light. A focused trigger beam 6, directed perpendicular to the cell flow, serves to create the reference signal necessary for transforming the measured time of flight of the cell in the cell position in the cell.

Источник когерентного поляризованного излучения 1 служит для формирования контролируемого состояния поляризации входного излучения. В анализаторе реализуется три необходимых состояния поляризации: две независимых плоских поляризации и круговая поляризация. В устройстве возможны несколько вариантов исполнения источника поляризованного когерентного излучения, два из которых представлены на фиг.3. Источник поляризованного когерентного излучения 1 состоит из:The source of coherent polarized radiation 1 is used to form a controlled state of polarization of the input radiation. The analyzer implements three necessary polarization states: two independent planar polarizations and circular polarization. In the device, several versions of the source of polarized coherent radiation are possible, two of which are shown in FIG. The source of polarized coherent radiation 1 consists of:

- вариант «а» - источника когерентного излучения 20, поляризатора 21, управляемого фазозадерживающего элемента 22, средства управления фазозадерживающим элементом 23, управляющего входа 24;- option "a" - the source of coherent radiation 20, the polarizer 21, the controlled phase-retaining element 22, the control means of the phase-retaining element 23, the control input 24;

- вариант «б» - из источников когерентного излучения 25, 26, 27, поляризаторов 28, 30, 31, λ/4 фазозадерживающего элемента 29, светоделительных элементов 32, 33, средства управления питанием источников излучения 34, управляющего входа 35.- option "b" - from sources of coherent radiation 25, 26, 27, polarizers 28, 30, 31, λ / 4 of the phase-holding element 29, beam splitting elements 32, 33, means for controlling the power of radiation sources 34, control input 35.

Принцип работы формирования поляризованного когерентного излучения в варианте «а» заключается в следующем: лазер 20 создает когерентное излучение; поляризатор 21 преобразует поляризационное состояние лазерного излучения до эллиптичности не более чем 10-3; управляемый фазозадерживающий элемент 22 создает три последовательных значения задержки фазы между двумя состояниями поляризации - 0, π/2, π, формируя тем самым три независимых состояния поляризации излучения. Управляемый фазозадерживающий элемент может быть выполнен, например, из электрооптического кристалла, оптические свойства которого зависят от величины электрического поля. Средство управления фазозадерживающим элементом 23 служит для создания электрического поля и управления его величиной.The principle of operation of the formation of polarized coherent radiation in option "a" is as follows: the laser 20 creates coherent radiation; the polarizer 21 converts the polarization state of the laser radiation to an ellipticity of not more than 10 -3 ; the controlled phase-holding element 22 creates three successive phase delay values between two polarization states - 0, π / 2, π, thereby forming three independent states of radiation polarization. The controlled phase-holding element can be made, for example, of an electro-optical crystal, the optical properties of which depend on the magnitude of the electric field. The control means of the phase-holding element 23 serves to create an electric field and control its magnitude.

Принцип работы формирования поляризационного излучения в варианте «б» заключается в следующем: источники когерентного излучения, например, лазеры 25, 26, 27 создают когерентное излучение, поляризаторы 28, 30, 31 преобразуют каждое поляризационное состояние лазерных излучений до эллиптичности не более чем 10-3, причем каждый лазер и каждый поляризатор установлены так, чтобы на выходе из источника поляризованного когерентного излучения обеспечивать три независимых состояния поляризации, λ/4 фазозадерживающий элемент формирует круговое состояние поляризации излучения, средство управления питанием источников излучения 34 поочередно включает один из источников когерентного излучения, формируя тем самым три независимых состояния поляризации излучения.The principle of operation of the formation of polarization radiation in option "b" is as follows: coherent radiation sources, for example, lasers 25, 26, 27 create coherent radiation, polarizers 28, 30, 31 transform each polarization state of laser radiation to an ellipticity of not more than 10 -3 moreover, each laser and each polarizer are installed so that at the exit from the source of polarized coherent radiation provide three independent states of polarization, λ / 4 phase-retaining element forms a circular state tion of polarization, power control means alternately the radiation source 34 comprises a source of coherent radiation, thereby forming three independent states of polarization of the radiation.

Средство фотодетекции 11 служит для приема рассеянного света, флуоресценции и анализа поляризационного состояния рассеянного света. В анализаторе крови возможны несколько вариантов исполнения средства фотодетекции, два из которых представлены на фиг.4. Средство фотодетекции 11 состоит из средства приема флуоресценции 36 и средства приема рассеянного света 37. Средство приема флуоресценции 36 детально показанно на фиг.4,б и состоит из дихроичного зеркала 44, диафрагмы 45, фотоприемника 46. Средство приема рассеянного света 37 в варианте «а» состоит из диафрагмы 38, управляемого фазозадерживающего элемента 39, поляризатора 40, фотоприемника 41, средства управления фазозадерживающим элементом 42, управляющего входа 43. Средство приема рассеянного света 37 в варианте «б» состоит из диафрагмы 47, светоделительных элементов 48, 49, λ/4 фазозадерживающих элементов 50, 51, поляризаторов 52, 53, 54, фотоприемников 55, 56, 57.The photodetection means 11 is used for receiving scattered light, fluorescence and analysis of the polarized state of the scattered light. In the blood analyzer, several versions of the photodetection means are possible, two of which are shown in Fig. 4. The photodetection means 11 consists of a fluorescence receiving means 36 and the scattered light receiving means 37. The fluorescence receiving means 36 is shown in detail in Fig. 4, b and consists of a dichroic mirror 44, an aperture 45, a photodetector 46. The scattered light receiving means 37 in embodiment a "Consists of a diaphragm 38, a controlled phase-retaining element 39, a polarizer 40, a photodetector 41, a means for controlling a phase-holding element 42, a control input 43. The scattered light receiving means 37 in embodiment" b "consists of a diaphragm 47, a beam splitter Yelnia elements 48, 49, λ / 4 phase-shifting elements 50, 51, the polarizers 52, 53, 54, photodetectors 55, 56, 57.

Измеряемые интенсивности являются комбинациями матрицы Мюллера. Для восстановления элементов матрицы Мюллера клетки достаточно измерить 7 независимых комбинаций этих элементов. В изобретении измерение 9 комбинаций матрицы Мюллера достигается путем попеременного изменения состояния поляризации падающего излучения в виде трех состояний и попеременного изменения состояний фазозадерживающего оптического элемента перед фотоприемником в виде трех состояний - см. вариант «а» в средстве приема рассеянного света 37 (фиг.4), или деления рассеянного света в три канала, имеющих различные состояния поляризационных элементов - см. вариант «б» в средстве приема рассеянного света 37 (фиг.4).The measured intensities are combinations of the Mueller matrix. To restore the elements of the Mueller matrix of a cell, it is enough to measure 7 independent combinations of these elements. In the invention, the measurement of 9 combinations of the Muller matrix is achieved by alternately changing the state of polarization of the incident radiation in the form of three states and alternating the states of the phase-holding optical element in front of the photodetector in the form of three states - see option "a" in the scattered light receiving means 37 (Fig. 4) , or dividing the scattered light into three channels having different states of polarizing elements - see option "b" in the scattered light receiving means 37 (Fig. 4).

Принцип работы средства приема рассеянного света 37 в варианте «а» заключается в следующем: диафрагма 38 отсекает нежелательный рассеянный свет, оставляя для данного положения клетки только лучи, идущие под определенным углом к оптической оси сканирующей кюветы; управляемый фазозадерживающий элемент 39 создает три последовательных значения задержки фазы между двумя состояниями поляризации - 0, π/2, π, создавая тем самым три независимых состояния поляризации принимаемого излучения.The principle of operation of the scattered light receiving means 37 in embodiment "a" is as follows: the diaphragm 38 cuts off unwanted scattered light, leaving for this cell position only rays traveling at a certain angle to the optical axis of the scanning cell; the controlled phase-holding element 39 creates three successive phase delay values between two polarization states - 0, π / 2, π, thereby creating three independent polarization states of the received radiation.

Принцип работы средства приема рассеянного света 37 в варианте «б» заключается в следующем: диафрагма 38 работает так же, как и в варианте «а»; далее рассеянное излучение делится на три части светоделительными элементами 48, 49, не изменяющими состояние поляризации каждой из частей, одна часть излучения проходит через λ/4 фазозадерживающий элемент 50 и поляризатор 54 на фотоприемник 57, вторая часть излучения проходит через λ/4 фазозадерживающий элемент 51 и поляризатор 53 на фотодетектор 56, третья часть излучения проходит поляризатор 52 на фотодетектор 55; поляризационные оптические элементы для каждой из частей рассеянного излучения установлены таким образом, чтобы каждый фотодетектор принимал и измерял три независимых состояния поляризации принимаемого излучения.The principle of operation of the scattered light receiving means 37 in embodiment “b” is as follows: the diaphragm 38 operates in the same manner as in embodiment “a”; Further, the scattered radiation is divided into three parts by beam-splitting elements 48, 49 that do not change the polarization state of each part, one part of the radiation passes through the λ / 4 phase-holding element 50 and the polarizer 54 to the photodetector 57, the second part of the radiation passes through the λ / 4 phase-holding element 51 and a polarizer 53 to the photodetector 56, a third part of the radiation passes the polarizer 52 to the photodetector 55; polarization optical elements for each part of the scattered radiation are installed so that each photodetector receives and measures three independent polarization states of the received radiation.

На примере варианта «б» средства формирования поляризационного излучения 1 и приема рассеянного света 37 может быть показано, какие комбинации элементов матрицы Мюллера будут измеряться для определенного положения поляризационных элементов. Источник когерентного излучения 27 и поляризатор 31 установлены таким образом, чтобы направление поляризации излучения было направлено под 45° к лабораторной системе, источник когерентного излучения 26 и поляризатор 30 установлены таким образом, чтобы обеспечить направление поляризации излучения параллельно лабораторной системе, источник когерентного излучения 25, поляризатор 28, λ/4 фазозадерживающий элемент 29 установлены таким образом, чтобы излучение имело циркулярную поляризацию. В этом случае векторы Стокса перечисленных трех положений будут иметь вид:For example, option "b" means of generating polarized radiation 1 and the reception of scattered light 37 can be shown which combinations of the elements of the Mueller matrix will be measured for a specific position of the polarizing elements. The coherent radiation source 27 and the polarizer 31 are set so that the radiation polarization direction is directed at 45 ° to the laboratory system, the coherent radiation source 26 and the polarizer 30 are installed so as to provide the radiation polarization direction parallel to the laboratory system, coherent radiation source 25, polarizer 28, a λ / 4 phase retaining element 29 is arranged so that the radiation has circular polarization. In this case, the Stokes vectors of these three positions will have the form:

Figure 00000016
Figure 00000016

где множители перед векторами означают потерю интенсивности при прохождении через светоделительные элементы. Далее на приеме рассеянного света в преобразовании поляризационных элементов Рξ×СΘ устанавливаем λ/4 фазозадерживающие элементы 50, 51 так, что Θ=π/2, поляризатор 54 по углом ξ=45° к лабораторной системе, поляризатор 53 по углом ξ=-45° к лабораторной системе, поляризатор 52 по углом ξ=0° к лабораторной системе. Тогда матрицы Мюллера поляризационных преобразований на приеме рассеянного света имеют вид:where the factors in front of the vectors mean loss of intensity when passing through the beam splitting elements. Next, the reception of scattered light in the conversion of the polarization elements P ξ × C Θ set λ / 4 phase-shifting elements 50, 51 such that Θ = π / 2, a polarizer 54 at an angle of ξ = 45 ° to the laboratory system, the polarizer 53 by angle ξ = -45 ° to the laboratory system, polarizer 52 at an angle ξ = 0 ° to the laboratory system. Then the Muller matrices of polarization transformations at the reception of scattered light have the form:

Figure 00000017
Figure 00000017

Теперь записываем измеряемые интенсивности рассеянного света для вышеуказанных состояний поляризации падающего света и состояний поляризационных элементов на приеме:Now we record the measured intensities of the scattered light for the above states of polarization of the incident light and the states of the polarization elements at the reception:

Figure 00000018
Figure 00000018

Figure 00000019
Figure 00000019

Figure 00000020
Figure 00000020

Figure 00000021
Figure 00000021

Figure 00000022
Figure 00000022

Figure 00000023
Figure 00000024
Figure 00000023
Figure 00000024

Figure 00000025
Figure 00000025

Figure 00000026
Figure 00000026

Средство фотодетекции 11 может представлять собой двумерную матрицу фоточувствительных элементов. Принцип работы средства фотодетекции рассеянного света заключается в следующем: каждый элемент матрицы накапливает фотосигнал при движении клетки в зоне измерения 19. При этом результирующая величина сигнала описывается выражениемThe photodetection means 11 may be a two-dimensional array of photosensitive elements. The principle of operation of the scattered light photodetection means is as follows: each matrix element accumulates a photo signal when the cell moves in the measurement zone 19. In this case, the resulting signal value is described by the expression

Figure 00000027
Figure 00000027

где (x, y) - координаты фоточувствительного элемента матрицы, Sij(θ, φ) - искомая индикатриса светорассеяния, t - положение анализируемой клетки внутри зоны детекции, простирающейся от L1 до L2. Функции g(x, y, t) и f(х, y, t) определяют углы θ и φ, при которых свет, вышедший из точки t, попадет в точку с координатами (х, y).where (x, y) are the coordinates of the photosensitive matrix element, S ij (θ, φ) is the desired light scattering indicatrix, t is the position of the analyzed cell inside the detection zone, extending from L 1 to L 2 . The functions g (x, y, t) and f (x, y, t) determine the angles θ and φ at which the light emerging from the point t hits the point with coordinates (x, y).

На фиг.5 детально показан принцип измерения спектра флуоресценции анализируемой клетки. Сфокусированный луч когерентного поляризованного излучения 5 и флуоресценция от клетки крови для двух ее положений 62, 63 показаны пунктирной линией. Флуоресценция изменяется при движении клетки крови по центру сканирующей кюветы 7. В основе измерения спектра флуоресценции лежат большие хроматические аберрации дифракционного оптического элемента ДОЭ. ДОЭ 58 выполнен в виде оптически прозрачного окна 4 с нанесенными с одной его стороны штрихами в виде концентрических колец. Размер и форма штрихов специально рассчитываются для конкретной геометрии анализатора. ДОЭ работает как линза, перенося флуоресценцию от клетки крови в диафрагму 45 на средстве приема флуоресценции. Для определенной длины волны λ флуоресценция, эмитируемая клеткой крови, будет фокусироваться ДОЭ в диафрагму 45 только при определенном положении клетки. Для клетки крови, находящейся в положении 60, только флуоресценция, эмитируемая с длиной волны λ1, достигнет фотоприемника. Длина волны принимаемой флуоресценции изменяется от λ1 до λ2 при движении клетки крови в зоне измерения 59 от положения 60 до положения 61.Figure 5 shows in detail the principle of measuring the fluorescence spectrum of the analyzed cells. A focused beam of coherent polarized radiation 5 and fluorescence from a blood cell for its two positions 62, 63 are shown by a dashed line. Fluorescence changes when the blood cell moves in the center of the scanning cell 7. The measurement of the fluorescence spectrum is based on large chromatic aberrations of the diffractive optical element DOE. DOE 58 is made in the form of an optically transparent window 4 with strokes applied on one side in the form of concentric rings. The size and shape of the strokes are specifically calculated for the specific geometry of the analyzer. DOE works like a lens, transferring fluorescence from a blood cell to a diaphragm 45 on a fluorescence receiving means. For a specific wavelength λ, the fluorescence emitted by the blood cell will focus the DOE into the diaphragm 45 only at a specific cell position. For a blood cell at position 60, only fluorescence emitted with a wavelength of λ 1 will reach the photodetector. The wavelength of the received fluorescence varies from λ 1 to λ 2 when the blood cell moves in the measurement zone 59 from position 60 to position 61.

Неотъемлемой частью изобретения является, во-первых, наличие сканирующей кюветы, имеющей сферическое зеркало, совпадение осей названного зеркала, внутреннего канала (потока пробы крови) и когерентного поляризованного излучения и, во-вторых, средство фотодетекции, принимающее рассеянный клетками крови свет, позволяющие в совокупности измерять 9 комбинаций матрицы Мюллера рассеянного света. Чрезвычайно полезным является также использование ДОЭ, который позволяет измерять спектр флуоресценции клетки крови.An integral part of the invention is, firstly, the presence of a scanning cuvette having a spherical mirror, the coincidence of the axes of the said mirror, the internal channel (blood sample stream) and coherent polarized radiation, and secondly, a photodetector that receives light scattered by blood cells, allowing aggregates measure 9 combinations of the scattered light Mueller matrix. The use of DOE, which allows you to measure the fluorescence spectrum of blood cells, is also extremely useful.

Описанная выше оптическая система позволяет измерять 9 комбинаций элементов матрицы Мюллера в зависимости от угла рассеяния одиночной клетки в диапазоне углов от 5 до 120°.The optical system described above makes it possible to measure 9 combinations of the elements of the Mueller matrix depending on the scattering angle of a single cell in the range of angles from 5 to 120 °.

На фиг.6 показана сканирующая кювета, которая совмещает два сферических зеркала, расположенных последовательно, но в противоположных направлениях, и позволяет измерять индикатрисы светорассеяния в расширенном диапазоне углов от 5 до 175°.Figure 6 shows a scanning cuvette that combines two spherical mirrors arranged in series, but in opposite directions, and allows one to measure light scattering indicatrixes in an extended range of angles from 5 to 175 °.

Пример 1Example 1

Определение характеристик эритроцитов по индикатрисе светорассеянияDetermination of red blood cell characteristics by light scattering indicatrix

Для анализа светорассеяния на длинах волн видимого диапазона эритроцитов можно рассматривать как однородный объект [Tycko D.H., Metz M.H., Epstein E.A., Grinbaum A. Flow-cytometric light scattering measurement of red blood cell volume and hemoglobin concentration. // Applied Optics. - 1985. - V.24. - P.1355-1365], имеющий форму двояковогнутого диска. Из анализа литературных данных [Fimg Y.C., Tsang W.C. and Patitucci P. High-resolution data on the geometry of red blood cells. // Biorheology. - 1981. - V.18 - P.369-385] для расчета прямой задач светорассеяния была выбрана следующая параметризация:For the analysis of light scattering at wavelengths of the visible range of red blood cells, it can be considered as a homogeneous object [Tycko D.H., Metz M.H., Epstein E.A., Grinbaum A. Flow-cytometric light scattering measurement of red blood cell volume and hemoglobin concentration. // Applied Optics. - 1985. - V.24. - P.1355-1365], having the shape of a biconcave disc. From the analysis of literature data [Fimg Y.C., Tsang W.C. and Patitucci P. High-resolution data on the geometry of red blood cells. // Biorheology. - 1981. - V.18 - P.369-385] to calculate the direct problems of light scattering, the following parameterization was chosen:

Figure 00000028
Figure 00000028

где S, P, Q, R являются параметрами, которые связаны с параметрами геометрии клетки крови следующим образом:where S, P, Q, R are the parameters that are associated with the geometry parameters of the blood cell as follows:

Figure 00000029
Figure 00000029

где d - диаметр клетки, h - максимальная толщина клетки, b - минимальная толщина, с - радиальная координата положения максимума толщины клетки относительно оси симметрии клетки.where d is the diameter of the cell, h is the maximum thickness of the cell, b is the minimum thickness, c is the radial coordinate of the position of the maximum thickness of the cell relative to the axis of symmetry of the cell.

Расчет прямой задачи светорассеяния осуществляют по методу аппроксимации дискретными диполями [Draine В.Т. The discrete-dipole approximation and its application to interstellar graphite grains. // Astrophys. J. - 1988 - V.333, 848-872]. Распределение клеток по параметрам считают однородным в диапазонах: для d от 5.8 до 10.2 микрометров, для h от 0.85 до 4 микрометров, для b от 0.1 до 2.1 микрометров, и с задавалась в диапазоне 0.33*d±0.05 микрометров. Концентрация гемоглобина варьируется от 25 до 42 грамм/децилитр. Угол поворота наиболее протяженной координаты клетки относительно падающего излучения варьируется в узком диапазоне от 0 до 15°, т.к. гидрофокусирующая система устройства имеет хорошие ориентирующие характеристики для несферических объектов (в случае эритроцитов разброс по ориентациям составляет несколько градусов).The calculation of the direct problem of light scattering is carried out by the method of approximation by discrete dipoles [Draine V.T. The discrete-dipole approximation and its application to interstellar graphite grains. // Astrophys. J. - 1988 - V.333, 848-872]. The distribution of cells by parameters is considered uniform in the ranges: for d from 5.8 to 10.2 micrometers, for h from 0.85 to 4 micrometers, for b from 0.1 to 2.1 micrometers, and c was set in the range 0.33 * d ± 0.05 micrometers. The hemoglobin concentration varies from 25 to 42 grams / deciliter. The rotation angle of the longest coordinate of the cell relative to the incident radiation varies in a narrow range from 0 to 15 °, because the hydrofocusing system of the device has good orienting characteristics for non-spherical objects (in the case of red blood cells, the spread in orientation is several degrees).

Величины всех параметров варьируют независимо по методу Монте-Карло в указанных диапазонах. Таким образом рассчитывают базу характеристик светорассеяния от 105 модельных клеток.The values of all parameters vary independently according to the Monte Carlo method in the indicated ranges. Thus, the base of light scattering characteristics from 10 5 model cells is calculated.

Измерения и расчет проводят для индикатрисы I7 (см. (17)). Для каждой измеренной индикатрисы эритроцита в модельной базе данных находят наиболее близкую модельную индикатрису, например, по методу наименьших квадратов с определенной весовой функцией, зависящей от угла рассеяния. Величины параметров, соответствующие модельной индикатрисе (объем, площадь поверхности), принимают равными таковым у измеренной клетки.Measurements and calculations are carried out for indicatrix I 7 (see (17)). For each measured erythrocyte indicatrix, the closest model indicatrix is found in the model database, for example, by the least squares method with a certain weight function depending on the scattering angle. The values of the parameters corresponding to the model indicatrix (volume, surface area) are taken equal to those of the measured cell.

Пример 2Example 2

Определение характеристик тромбоцитов по индикатрисе светорассеянияDetermination of platelet characteristics by light scattering indicatrix

Анализ литературных данных по морфологии тромбоцитов в различных антикоагулянтах и предварительное детальное изучение измеренных индикатрис светорассеяния позволяет сделать вывод, что тромбоцит в EDTA является сплюснутым сфероидом, имеющим несколько отростков, псевдоподий. Далее проводят расчет светорассеяния методом дискретных диполей (DDA) для сплюснутого сфероида с псевдоподиями. Анализ расчетных данных показывает, что наличие псевдоподий вносит незначительный вклад в индикатрису светорассеяния, что существенно упрощает модель тромбоцита. Проводят предварительный расчет индикатрис светорассеяния для сплюснутых сфероидов с вариацией параметров, характерных для тромбоцитов в EDTA. Варьируют размерный параметр, определяемый как α=2πr·n0/λ, набег фазы, определяемый как ρ=2α(m-1), е отношение полуосей сфероида, где m=n/n0 - относительный коэффициент преломления, λ - длина волны падающего излучения, r - радиус сферы эквивалентного объема. Измерения и расчет проводят для индикатрисы I7 (см. (17)). Путем сравнения рассчитанных индикатрис с измеренными находят вышеназванные параметры тромбоцита. Далее для известной длины волны и коэффициента преломления среды вычисляют объем, определяемый как V=4/3πr3, и коэффициент преломления, определяемый как n=(ρ/2α+1)·n0.An analysis of the literature on platelet morphology in various anticoagulants and a preliminary detailed study of the measured light scattering indicatrixes allow us to conclude that the platelet in EDTA is a flattened spheroid with several processes, pseudopodia. Next, the light scattering is calculated by the discrete dipole method (DDA) for a flattened spheroid with pseudopodia. Analysis of the calculated data shows that the presence of pseudopodia makes an insignificant contribution to the light scattering indicatrix, which greatly simplifies the platelet model. A preliminary calculation of light scattering indicatrixes for flattened spheroids is carried out with a variation of the parameters characteristic of platelets in EDTA. The dimensional parameter, defined as α = 2πr · n 0 / λ, the phase shift defined by ρ = 2α (m-1), the ratio of the spheroid semiaxes, where m = n / n 0 is the relative refractive index, λ is the wavelength, is varied incident radiation, r is the radius of the sphere of equivalent volume. Measurements and calculations are carried out for indicatrix I 7 (see (17)). By comparing the calculated indicatrices with the measured ones, the above platelet parameters are found. Next, for a known wavelength and refractive index of a medium, a volume defined as V = 4 / 3πr 3 and a refractive index defined as n = (ρ / 2α + 1) · n 0 are calculated.

Пример 3Example 3

Дифференциация лейкоцитов по индикатрисам светорассеянияWhite blood cell differentiation according to light scattering indicatrixes

Для разделения основных трех популяций лейкоцитов на лимфоциты, моноциты и гранулоциты используются параметры индикатрисы светорассеяния I7. В качестве параметров индикатрисы берутся интегралы индикатрисы светорассеяния в два определенных телесных угла. Для указанных целей выбраны интегралы в интервалах 7.5±2.5° и в 45±10° (см. фиг.10).To separate the main three leukocyte populations into lymphocytes, monocytes, and granulocytes, the light scattering indicatrix parameters I 7 are used . The parameters of the indicatrix are taken to be the integrals of the indicatrix of light scattering at two defined solid angles. For these purposes, the integrals were selected in the intervals of 7.5 ± 2.5 ° and at 45 ± 10 ° (see Fig. 10).

Пример 4Example 4

Измерение дополнительных характеристик эритроцитов в процессе лизисаMeasurement of additional characteristics of red blood cells during lysis

Более детальное определение характеристик клеток крови по заявляемому способу выполняется в ходе анализа кинетического процесса с участием изменения морфологических характеристик. В процессе кинетического процесса происходит упрощение определения морфологических параметров клеточной популяции за счет принятия измеряемыми объектами формы, для которых точность решения обратной задачи светорассеяния возрастает (например, сферической). Примером такого процесса является лизис эритроцитов в водном растворе соли хлорида аммония в изотонической концентрации. Как показано на фиг.11, в данном процессе можно идентифицировать стадию сферизации (серая область).A more detailed determination of the characteristics of blood cells by the present method is performed during the analysis of the kinetic process with the participation of changes in morphological characteristics. In the process of the kinetic process, the determination of the morphological parameters of the cell population is simplified due to the adoption by the measured objects of the form for which the accuracy of solving the inverse light scattering problem increases (for example, spherical). An example of such a process is the lysis of red blood cells in an aqueous solution of a salt of ammonium chloride in an isotonic concentration. As shown in FIG. 11, in this process, it is possible to identify the spherization stage (gray area).

Измерение эволюции во времени функции распределения по морфологическим параметрам клеточной популяции в сочетании с кинетической моделью процесса позволяет определять «динамические» параметры, недоступные для измерения в статике. Для определения «динамических» параметров по данным измерения кинетики гемолиза на СПЦ применялись модели транспорта анионов, растяжения мембраны и образования клеточной поры. В табл.1 показаны определенные таким образом параметры крови и их распределение в популяции.Measurement of the time evolution of the distribution function over the morphological parameters of the cell population in combination with the kinetic model of the process allows us to determine the “dynamic” parameters that are not available for measurement in statics. To determine the "dynamic" parameters according to the measurement of hemolysis kinetics at the TWS, anion transport models, membrane stretching, and cell pore formation were used. Table 1 shows the blood parameters determined in this way and their distribution in the population.

Пример 5Example 5

Построение обучающей выборки для разделения лимфоцитов на подклассы CD3 (Т-лимфоциты), CD19 (В-лимфоциты), CD4 (Т-хелперы), CD8 (Т-киллеры)Construction of a training sample for the division of lymphocytes into subclasses CD3 (T-lymphocytes), CD19 (B-lymphocytes), CD4 (T-helpers), CD8 (T-killers)

Кровь здорового донора помещают в пробирку, наполненную EDTA в качестве антикоагулянта в соотношении 1.5 мг EDTA к 1 мл крови. Для создания обучающей выборки для разделения лимфоцитов на классы используют следующую процедуру пробоподготовки [Ormerod MG. Preparing suspensions of single cells. Flow Cytometry: A Practical Approach (3rd edition). (Ormerod MG., ed) Oxford Univ Press, 2000]: 2 мл крови, разбавленной антикоагулянтом, разбавляют 6 мл солевого фосфатного буферного раствора и центрифугируют при ≈450 g в течение 20 минут в Ficoll®-sodium metrizonate solution, плотность которого составляет 1.077 мг/л. Затем тонкий слой мононуклеарных клеток выбирают из поверхности раздела фаз плазма/Ficoll, отмывают в фосфатном буфере и окрашивают иммунофлуоресцентными маркерами CD3, CD19, CD4, CD8, каждый из которых несет на себе свой флуоресцентный краситель: FITC, РЕ, TRPE, Су5РЕ соответственно. После 20 минут окрашивания пробу опять отмывают и доводят разбавлением в фосфатном буфере до концентрации 106 клеток/мл.The blood of a healthy donor is placed in a tube filled with EDTA as an anticoagulant in a ratio of 1.5 mg EDTA to 1 ml of blood. To create a training sample for the division of lymphocytes into classes using the following sample preparation procedure [Ormerod MG. Preparing suspensions of single cells. Flow Cytometry: A Practical Approach (3rd edition). (Ormerod MG., Ed) Oxford Univ Press, 2000]: 2 ml of blood diluted with an anticoagulant is diluted with 6 ml of saline phosphate buffer solution and centrifuged at ≈450 g for 20 minutes in a Ficoll®-sodium metrizonate solution, whose density is 1.077 mg / l Then a thin layer of mononuclear cells is selected from the plasma / Ficoll phase interface, washed in phosphate buffer and stained with immunofluorescence markers CD3, CD19, CD4, CD8, each of which bears its own fluorescent dye: FITC, PE, TRPE, Cy5PE, respectively. After 20 minutes of staining, the sample is again washed and adjusted by dilution in phosphate buffer to a concentration of 10 6 cells / ml.

Для каждой клетки из приготовленной пробы одновременно измеряют спектр флуоресценции и индикатрисы светорассеяния. По измеренному спектру флуоресценции определяют принадлежность клетки к тому или иному типу: CD3, CD19, CD4 или CD8. По измеренным индикатрисам определяют набор параметров, например интегралы индикатрис в заданных угловых интервалах, положения и амплитуды максимумов в Фурье спектре индикатрис, также параметры могут быть взяты непосредственно из решения обратной задачи светорассеяния по измеренным индикатрисам, всего N параметров. Тип каждой клетки, с одной стороны, однозначно определен с помощью флуоресценции, с другой стороны, имеет вполне определенный набор параметров

Figure 00000030
, где N - число параметров индикатрисы, q - индекс принадлежности клетки подклассу CD3, CD19, CD4 или CD8, j - номер клетки в подклассе.For each cell from the prepared sample, the fluorescence spectrum and light scattering indicatrix are simultaneously measured. From the measured fluorescence spectrum, the cell belongs to one or another type: CD3, CD19, CD4 or CD8. From the measured indicatrixes, a set of parameters is determined, for example, the integrals of indicatrixes in the given angular intervals, the positions and amplitudes of the maxima in the Fourier spectrum of indicatrixes, also the parameters can be taken directly from solving the inverse light scattering problem from the measured indicatrixes, total N parameters. The type of each cell, on the one hand, is uniquely determined using fluorescence, on the other hand, it has a well-defined set of parameters
Figure 00000030
where N is the number of indicatrix parameters, q is the index of the cell belonging to the subclass CD3, CD19, CD4 or CD8, j is the cell number in the subclass.

Пример 6Example 6

Осуществление комплексного анализа кровиComplete blood count

Для анализа берут 100 микролитров цельной антикоагулированной крови. Этот образец крови разделяют на две части: 25 микролитров и 75 микролитров, и помещают в две пробирки. В первую пробирку добавляют разбавляющий реагент в пропорции 500:1. Во вторую пробирку добавляют 1500 микролитров растворяющего (лизирующего) раствора - раствор хлорида аммония в изотонической концентрации с концентрацией ионов НСО3 - 8±2 миллимоль. Эритроциты лизируются в течение 3-х мин при комнатной температуре 23±3°С.For analysis, 100 microliters of whole anticoagulated blood are taken. This blood sample is divided into two parts: 25 microliters and 75 microliters, and placed in two test tubes. A dilution reagent in a ratio of 500: 1 is added to the first tube. 1,500 microliters of a dissolving (lysing) solution is added to the second test tube — a solution of ammonium chloride in isotonic concentration with a concentration of HCO 3 ions of 8 ± 2 mmol. Red blood cells are lysed for 3 minutes at room temperature 23 ± 3 ° C.

Далее первую и вторую части пробы крови последовательно пропускают через сканирующую проточную кювету анализатора крови, изображенного на фиг.1, со скоростью 5 м/с, облучая их циркулярно-поляризованным излучением с длиной волны 660 мкм. Измеряют индикатрисы светорассеяния I7 и I9 одиночных клеток крови (см. выражения (17) и (19) и фиг.7). Определение эритроцитов, тромбоцитов и ретикулоцитов происходит при измерении первой части пробы, определение остальных клеток крови происходит при измерении второй части пробы.Next, the first and second parts of the blood sample are sequentially passed through a scanning flow cell of the blood analyzer shown in FIG. 1 at a speed of 5 m / s, irradiating them with circularly polarized radiation with a wavelength of 660 μm. The light scattering indicatrixes I 7 and I 9 of single blood cells are measured (see expressions (17) and (19) and Fig. 7). The determination of red blood cells, platelets and reticulocytes occurs when measuring the first part of the sample, the determination of the remaining blood cells occurs when measuring the second part of the sample.

Данные измерения эритроцитов и тромбоцитов образуют кластеры в пространстве двух параметров. Данные клетки разделяют методом k средних по следующим параметрам индикатрисы I7: интегралы

Figure 00000031
и
Figure 00000032
Measurement data of red blood cells and platelets form clusters in the space of two parameters. These cells are separated by the method of k means for the following parameters of the indicatrix I 7 : integrals
Figure 00000031
and
Figure 00000032

Обратную задачу светорассеяния решают методом узлового пространства, используя базу индикатрис I7, рассчитанных от модельных клеток со случайным образом варьируемой геометрией в пределах литературных значений. Примеры решения для нескольких измеренных индикатрис показаны на фиг.8 и фиг.9 для эритроцитов и тромбоцитов соответственно. Тромбоциты моделируют сплюснутыми эллипсоидами, эритроциты - двояковогнутым диском с известными параметризациями. Размер используемой базы составляет не менее 105 и 104 расчетных индикатрис для эритроцитов и тромбоцитов соответственно.The inverse light scattering problem is solved by the nodular space method using the base of indicatrixes I 7 calculated from model cells with randomly varying geometry within the range of literary values. Examples of solutions for several measured indicatrixes are shown in Fig. 8 and Fig. 9 for red blood cells and platelets, respectively. Platelets are modeled by flattened ellipsoids, erythrocytes are modeled by a biconcave disc with known parameterizations. The size of the base used is at least 10 5 and 10 4 calculated indicatrixes for red blood cells and platelets, respectively.

Идентификация ретикулоцитов производится по заранее обученному алгоритму классификацией методом k ближайших соседей. Используют алгоритм, обученный с помощью мечения красителем тиазоловым оранжевым способным окрашивать ретикулоциты. При этом в качестве параметров для обучения и идентификации берут интегралы

Figure 00000033
i=(1, 2…10), всего 10 параметров.The identification of reticulocytes is carried out according to a pre-trained algorithm by classification by the method of k nearest neighbors. An algorithm is used, trained by labeling with a thiazole orange dye capable of staining reticulocytes. In this case, the integrals are taken as parameters for training and identification
Figure 00000033
i = (1, 2 ... 10), a total of 10 parameters.

Дифференциацию лимфоцитов, моноцитов и гранулоцитов (множество последних объединяет нейтрофилы, базофилы, эозинофилы) осуществляют методом k средних в пространстве по измеренным параметрам J1 и

Figure 00000034
(см. фиг.10).The differentiation of lymphocytes, monocytes and granulocytes (many of them combine neutrophils, basophils, eosinophils) is carried out by the method of k averages in space according to the measured parameters J 1 and
Figure 00000034
(see figure 10).

Дифференциация гранулоцитов на подклассы - нейтрофилы, базофилы, эозинофилы, производят по заранее обученному алгоритму классификацией методом k ближайших соседей. Используют алгоритм, обученный с помощью мечения специфичными моноклональными антителами (CD63, CD203c, CD244), связанными с флуоресцентными красителями. При этом в качестве параметров для обучения и дифференциации берут интегралы

Figure 00000035
Figure 00000036
i=(1, 2…10), всего 11 параметров.Differentiation of granulocytes into subclasses - neutrophils, basophils, eosinophils, is carried out according to a pre-trained algorithm by classification by the k method of nearest neighbors. An algorithm trained by labeling with specific monoclonal antibodies (CD63, CD203c, CD244) associated with fluorescent dyes is used. Moreover, the integrals are taken as parameters for training and differentiation
Figure 00000035
Figure 00000036
i = (1, 2 ... 10), a total of 11 parameters.

В полученном множестве лимфоцитов по заранее обученному алгоритму классификацией методом k ближайших соседей выделяют подмножества Т-лимфоцитов и В-лимфоцитов. Используют алгоритм, обученный с помощью мечения специфичными моноклональными антителами CD3 и CD19 соответственно. В качестве параметров для обучения берут интегралы

Figure 00000037
Figure 00000038
всего 20 параметров.In the obtained set of lymphocytes, a subset of T-lymphocytes and B-lymphocytes is isolated by the method of k closest neighbors according to a pre-trained algorithm. An algorithm trained by labeling with specific monoclonal antibodies CD3 and CD19, respectively, is used. As parameters for training take integrals
Figure 00000037
Figure 00000038
Only 20 parameters.

Результаты комплексного анализа крови, проведенного описанным способом, сведены в табл.2.The results of a comprehensive blood test performed by the described method are summarized in table 2.

Таблица 1Table 1 Параметры логнормального распределенияLognormal Distribution Parameters СреднееAverage ШиринаWidth Объем, V0, µm3 Volume, V 0 , µm 3 87.5±0.387.5 ± 0.3 (1.22±0.03)·10-1 (1.22 ± 0.03) · 10 -1 Гемоглобин, [Hb], mMHemoglobin, [Hb], mM 4.910±0.0054.910 ± 0.005 (6.46±0.10)·10-2 (6.46 ± 0.10) 10 -2 Индекс сферичности, Vs/V0 Sphericity Index, V s / V 0 1.74±0.021.74 ± 0.02 (4.60±0.07)·10-2 (4.60 ± 0.07) · 10 -2 Площадь мембраны, S, µm2 Membrane area, S, µm 2 (1.38±0.01)·102 (1.38 ± 0.01) · 10 2 (8.0±0.2)·10-2 (8.0 ± 0.2) · 10 -2 Количество белка Nband3, молекулThe amount of protein N band3 molecules (1.3±0.2)·106 (1.3 ± 0.2) · 10 6 -- Эластичность мембраны,

Figure 00000039
Membrane elasticity
Figure 00000039
(1.5±0.6)·10-2 (1.5 ± 0.6) · 10 -2 --

Таблица 2table 2 ВеличинаValue ЗначениеValue Гемоглобин, среднеклеточная концентрацияHemoglobin, medium cell concentration 32.8 (грамм/дл)32.8 (gram / dl) Ширина распределения по внутриклеточной концентрации гемоглобинаWidth of distribution of intracellular hemoglobin concentration 4.2%4.2% ЭритроцитыRed blood cells 5.1×1012-l)5.1 × 10 12 (l- l ) Ретикулоциты, (% от концентрации эритроцитов)Reticulocytes, (% of the concentration of red blood cells) 0.9%0.9% ЛейкоцитыWhite blood cells 8.3×109-1)8.3 × 10 9 (L -1 ) НейтрофилыNeutrophils 5.1×109-1)5.1 × 10 9 (l -1 ) ЭозинофилыEosinophils 0.2×109-1)0.2 × 10 9 (l -1 ) БазофилыBasophils 0.05×109-1)0.05 × 10 9 (L -1 ) МоноцитыMonocytes 0.4×109-1)0.4 × 10 9 (L -1 ) ЛимфоцитыLymphocytes 2.5×109-1)2.5 × 10 9 (l -1 ) Т-лимфоциты (CD3+)T lymphocytes (CD3 +) 1.6×109-1)1.6 × 10 9 (L -1 ) В-лимфоциты (CD19+)B lymphocytes (CD19 +) 0.45×109-1)0.45 × 10 9 (l -1 ) Средний диаметр эритроцитовThe average diameter of red blood cells 7.7 мкм7.7 μm Ширина распределения эритроцитов по диаметруThe width of the distribution of red blood cells in diameter 12.3%12.3% Средняя площадь поверхности мембраны эритроцитовThe average surface area of the membrane of red blood cells 137.1 мкм3 137.1 μm 3 Ширина распределения эритроцитов по площадь поверхности, %The width of the distribution of red blood cells by surface area,% 9.5%9.5% Средний объем эритроцитовThe average volume of red blood cells 87 (фемтолитров)87 (femtoliters) Ширина распределения эритроцитов по объему, %The width of the distribution of red blood cells by volume,% 15.1%15.1% Средний объем тромбоцитовAverage platelet volume 9.3 (фемтолитров)9.3 (femtoliters) Ширина распределения тромбоцитов по объему, %The width of the distribution of platelets by volume,% 17.8%17.8% Средний коэффициент преломления тромбоцитовPlatelet Average Refractive Index 1.391.39 Ширина распределения тромбоцитов по коэффициенту преломления, %The width of the distribution of platelets by refractive index,% 15%fifteen%

Claims (26)

1. Способ проведения анализов крови, по которому пробу крови смешивают с разбавляющим и/или растворяющим реагентом, формируют поток пробы крови и определяют мультиугловое рассеяние света клетками крови в названном потоке пробы крови, выявляют и подсчитывают клетки крови по мультиугловому рассеянию ими света, отличающийся тем, что на поток пробы крови воздействуют когерентным поляризованным излучением с длиной волны 330-680 нм, направляя его вдоль оси названного потока, причем поляризационное состояние излучения последовательно изменяют.1. The method of conducting blood tests, in which a blood sample is mixed with a diluting and / or dissolving reagent, forming a blood sample stream and determining multi-angle light scattering by blood cells in the said blood sample stream, detecting and counting blood cells by multi-angle light scattering, characterized in that the flow of blood samples is affected by coherent polarized radiation with a wavelength of 330-680 nm, directing it along the axis of the named stream, and the polarization state of the radiation is successively changed. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пробу крови разделяют на две части, первую из которых смешивают с разбавляющим, а вторую - с растворяющим реагентом.2. The method according to claim 1, characterized in that the blood sample is divided into two parts, the first of which is mixed with a diluent, and the second with a solvent reagent. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что пробу крови смешивают с разбавляющим и/или растворяющим реагентом до концентрации клеток крови в ней 105-106 кл/мл.3. The method according to claim 1, characterized in that the blood sample is mixed with a diluting and / or dissolving reagent to a concentration of blood cells in it of 10 5 -10 6 cells / ml. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что скорость потока пробы крови поддерживают на уровне 1-10 м/с.4. The method according to claim 1, characterized in that the flow rate of the blood sample is maintained at a level of 1-10 m / s. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что разбавляющим реагентом является буферный изотоничный раствор хлорида натрия.5. The method according to claim 1, characterized in that the diluting reagent is a buffer isotonic sodium chloride solution. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что растворяющим реагентом является раствор хлорида аммония.6. The method according to claim 1, characterized in that the solvent reagent is a solution of ammonium chloride. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что когерентным поляризованным излучением является лазерное излучение.7. The method according to claim 1, characterized in that the coherent polarized radiation is laser radiation. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что по мультиугловому рассеянию света клетками крови в потоке пробы крови определяют N индикатрис светорассеяния клеток крови при N, равном 1-9.8. The method according to claim 1, characterized in that according to multi-angle light scattering by blood cells in the flow of blood samples, N indicatrixes of light scattering of blood cells are determined at N equal to 1-9. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что по мультиугловому рассеянию света клетками крови в потоке пробы крови определяют двумерную индикатрису светорассеяния клеток крови.9. The method according to claim 1, characterized in that according to multi-angle light scattering by blood cells in the blood sample stream, a two-dimensional light scattering indicatrix of blood cells is determined. 10. Анализатор крови, включающий проточную камеру, средство, формирующее поток пробы крови в названной проточной камере, источник когерентного излучения, средство фотодетекции, а также средство управления и обработки данных, связанное с названным средством фотодетекции, отличающийся тем, что проточная камера выполнена в форме сканирующей кюветы, имеющей корпус из оптически прозрачного материала с внутренним прямолинейным каналом, и сферическое зеркало, ось которого совпадает с осью внутреннего канала сканирующей кюветы, а источник когерентного излучения выполнен в форме источника поляризованного когерентного излучения с длиной волны 330-680 нм, который установлен таким образом, что его излучение направлено вдоль оси названного внутреннего канала сканирующей кюветы, причем внутренняя поверхность сферического зеркала сканирующей кюветы оптически связана с названным средством фотодетекции.10. A blood analyzer comprising a flow chamber, a means for generating a blood sample stream in said flow chamber, a coherent radiation source, photo detection means, and also data management and processing means associated with said photo detection means, wherein the flow chamber is made in the form a scanning cuvette having a body of optically transparent material with an internal rectilinear channel, and a spherical mirror, the axis of which coincides with the axis of the internal channel of the scanning cuvette, and the source X-ray radiation is made in the form of a source of polarized coherent radiation with a wavelength of 330-680 nm, which is installed in such a way that its radiation is directed along the axis of the named internal channel of the scanning cell, and the inner surface of the spherical mirror of the scanning cell is optically connected with the said photodetection means. 11. Анализатор по п.10, отличающийся тем, что внутренняя поверхность сферического зеркала сканирующей кюветы оптически связана со средством фотодетекции посредством зеркала, установленного под углом к оси внутреннего канала сканирующей кюветы.11. The analyzer of claim 10, characterized in that the inner surface of the spherical mirror of the scanning cell is optically connected to the photodetection means by means of a mirror mounted at an angle to the axis of the internal channel of the scanning cell. 12. Анализатор по п.10, отличающийся тем, что средство, формирующее поток пробы крови, выполнено в форме гидрофокусирующей головки.12. The analyzer of claim 10, wherein the means forming the flow of blood samples is made in the form of a hydrofocusing head. 13. Анализатор по п.10, отличающийся тем, что средством управления и обработки данных является ЭВМ.13. The analyzer according to claim 10, characterized in that the means of control and data processing is a computer. 14. Анализатор по п.10, отличающийся тем, что сканирующая кювета снабжена дифракционным оптическим элементом.14. The analyzer of claim 10, wherein the scanning cuvette is equipped with a diffractive optical element. 15. Анализатор по п.10, отличающийся тем, что средство фотодетекции выполнено с возможностью детекции флуоресценции.15. The analyzer of claim 10, wherein the photodetection means is arranged to detect fluorescence. 16. Анализатор по п.10, отличающийся тем, что источник когерентного поляризованного излучения снабжен λ/4 фазозадерживающим элементом.16. The analyzer of claim 10, characterized in that the source of coherent polarized radiation is equipped with a λ / 4 phase-holding element. 17. Анализатор по п.10, отличающийся тем, что источник когерентного поляризованного излучения снабжен управляемым фазозадерживающим элементом, выполненным в форме электрооптического кристалла.17. The analyzer of claim 10, characterized in that the source of coherent polarized radiation is equipped with a controlled phase-holding element made in the form of an electro-optical crystal. 18. Анализатор по п.10, отличающийся тем, что источник когерентного поляризованного излучения содержит один лазер и поляризатор.18. The analyzer of claim 10, characterized in that the source of coherent polarized radiation contains one laser and a polarizer. 19. Анализатор по п.10, отличающийся тем, что источник когерентного поляризованного излучения содержит два лазера и при этом снабжен светоделительным элементом, двумя поляризаторами и λ/4 фазозадерживающим элементом.19. The analyzer of claim 10, wherein the coherent polarized radiation source contains two lasers and is equipped with a beam splitting element, two polarizers and a λ / 4 phase-holding element. 20. Анализатор по п.10, отличающийся тем, что источник когерентного поляризованного излучения содержит три лазера и при этом снабжен двумя светоделительными элементами, тремя поляризаторами и двумя λ/4 фазозадерживающими элементами.20. The analyzer of claim 10, characterized in that the source of coherent polarized radiation contains three lasers and is equipped with two beam splitting elements, three polarizers and two λ / 4 phase-retaining elements. 21. Анализатор по п.10, отличающийся тем, что средство фотодетекции содержит управляемый фазозадерживающий элемент, выполненный в форме электрооптического кристалла, поляризатор и фотоприемник.21. The analyzer of claim 10, wherein the photodetection means comprises a controllable phase-holding element made in the form of an electro-optical crystal, a polarizer and a photodetector. 22. Анализатор по п.10, отличающийся тем, что средство фотодетекции содержит светоделительный элемент, два поляризатора, λ/4 фазозадерживающий элемент и два фотодетектора.22. The analyzer according to claim 10, characterized in that the photodetection means comprises a beam splitter element, two polarizers, a λ / 4 phase retaining element and two photodetectors. 23. Анализатор по п.10, отличающийся тем, что средство фотодетекции содержит два светоделительных элемента, три поляризатора, два λ/4 фазозадерживающих элемента и три фотодетектора.23. The analyzer according to claim 10, characterized in that the photodetection means comprises two beam splitting elements, three polarizers, two λ / 4 phase-retaining elements and three photodetectors. 24. Анализатор по п.10, отличающийся тем, что средство фотодетекции представляет собой двумерную матрицу фоточувствительных элементов.24. The analyzer of claim 10, wherein the photodetection means is a two-dimensional matrix of photosensitive elements. 25. Анализатор по п.10, отличающийся тем, что сканирующая кювета снабжена дополнительным сферическим зеркалом, причем сферические поверхности зеркал направлены в противоположные стороны.25. The analyzer of claim 10, wherein the scanning cell is equipped with an additional spherical mirror, and the spherical surfaces of the mirrors are directed in opposite directions. 26. Анализатор по п.10, отличающийся тем, что средство управления и обработки данных связано со средством фотодетекции через аналого-цифровой преобразователь. 26. The analyzer according to claim 10, characterized in that the control and data processing means is connected to the photodetection means through an analog-to-digital converter.
RU2007101151/15A 2007-01-10 2007-01-10 Method of blood analyses and blood analyser RU2347224C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007101151/15A RU2347224C2 (en) 2007-01-10 2007-01-10 Method of blood analyses and blood analyser

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007101151/15A RU2347224C2 (en) 2007-01-10 2007-01-10 Method of blood analyses and blood analyser

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007101151A RU2007101151A (en) 2008-07-20
RU2347224C2 true RU2347224C2 (en) 2009-02-20

Family

ID=40531970

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007101151/15A RU2347224C2 (en) 2007-01-10 2007-01-10 Method of blood analyses and blood analyser

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2347224C2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2466401C1 (en) * 2011-03-15 2012-11-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет"(НИУ "БелГУ") Method for blood cell elasticity test
RU2554572C2 (en) * 2009-04-14 2015-06-27 Биокартис Нв Sample treatment with focused acoustic energy
RU2640501C2 (en) * 2012-05-22 2018-01-09 С2 Диагностик Device for fluid communication for biological analysis devices, correct component for fluid and biological analysis device equipped therewith
RU177920U1 (en) * 2016-11-30 2018-03-15 Общество с ограниченной ответственностью "ГемаКор Лабс" (ООО "ГемаКор Лабс") A device for monitoring the spatiotemporal dynamics of thrombin
WO2021145787A1 (en) * 2020-01-14 2021-07-22 Зуфар Ахнафович ГАББАСОВ Method and device for determining the degree of hydrodynamic activation of von willebrand factor

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Большая Советская Энциклопедия. - М., т.27, 1977, с.607, М., т.30, 1978, с.274. *
МАЛЬЦЕВ В.П. Оптика биологических систем, 10.12.2002 [он-лайн] журнал "Физика и студенты", найдено из Интернет, http//www.nsu.ru/psj/lector/maltsev. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2554572C2 (en) * 2009-04-14 2015-06-27 Биокартис Нв Sample treatment with focused acoustic energy
RU2466401C1 (en) * 2011-03-15 2012-11-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет"(НИУ "БелГУ") Method for blood cell elasticity test
RU2640501C2 (en) * 2012-05-22 2018-01-09 С2 Диагностик Device for fluid communication for biological analysis devices, correct component for fluid and biological analysis device equipped therewith
RU177920U1 (en) * 2016-11-30 2018-03-15 Общество с ограниченной ответственностью "ГемаКор Лабс" (ООО "ГемаКор Лабс") A device for monitoring the spatiotemporal dynamics of thrombin
WO2021145787A1 (en) * 2020-01-14 2021-07-22 Зуфар Ахнафович ГАББАСОВ Method and device for determining the degree of hydrodynamic activation of von willebrand factor

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007101151A (en) 2008-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20190101486A1 (en) Apparatus and Methods for Cellular Analysis
JP5871792B2 (en) Method for discriminating red blood cells from white blood cells by using forward scattering from a laser in an automated hematology analyzer
US6743634B2 (en) Method and apparatus for differentiating blood cells using back-scatter
JP7079203B2 (en) High-precision five-part differentiation using digital holographic microscopy and intact peripheral blood leukocytes (5-part Differential)
US6404493B1 (en) Dual large angle light scattering detection
Neukammer et al. Angular distribution of light scattered by single biological cells and oriented particle agglomerates
KR970007077B1 (en) Multi-part diefferential analyzing apparatus using light scatter techniques
CN102087197B (en) Method of coaxial lighting in Coulter micro-hole of full-functional blood analyzer and analyzer therefor
Strokotov et al. Polarized light‐scattering profile—advanced characterization of nonspherical particles with scanning flow cytometry
JP5695091B2 (en) Apparatus and method for multi-parameter measurement of particulates in fluids
EP0887637A2 (en) Synthetic polymer particles for use as standards and calibrators in flow cytometry
JP2014503195A5 (en)
JP2008268230A (en) Optical differentiation of red blood cell and white blood cell
RU2347224C2 (en) Method of blood analyses and blood analyser
Gienger et al. Assessment of deformation of human red blood cells in flow cytometry: measurement and simulation of bimodal forward scatter distributions
Yastrebova et al. Dual-wavelength angle-resolved light scattering used in the analysis of particles by scanning flow cytometry
Orlova et al. Light scattering by neutrophils: model, simulation, and experiment
Goktas et al. Image‐based flow cytometry and angle‐resolved light scattering to define the sickling process
Maltsev et al. Light-scattering flow cytometry: advanced characterization of individual particle morphology
US10215683B2 (en) Light scatter based apparatus and methods for hematology analysis using only three detectors
CN109975298A (en) A kind of Systems for optical inspection, specific protein analyzer and blood analyser
Alexandrov et al. 4π light scattering flow cytometry: enhancing the identification and characterization of individual cells
EP4124847A1 (en) Detection of cell aggregates using quantitative phase-contrast microscopy
Kamentsky Future directions for flow cytometry.
JP2016200458A (en) Optical device and information processing system