RU2632694C1 - Device for determination of complement functional activity - Google Patents

Device for determination of complement functional activity Download PDF

Info

Publication number
RU2632694C1
RU2632694C1 RU2016145252A RU2016145252A RU2632694C1 RU 2632694 C1 RU2632694 C1 RU 2632694C1 RU 2016145252 A RU2016145252 A RU 2016145252A RU 2016145252 A RU2016145252 A RU 2016145252A RU 2632694 C1 RU2632694 C1 RU 2632694C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
unit
strip
samples
micro
cell
Prior art date
Application number
RU2016145252A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Борисович Катасонов
Олег Сергеевич Брусов
Елена Григорьевна Черемных
Магнолия Иосифовна Фактор
Евгений Алексеевич Шилов
Алексей Евгеньевич Ермаков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научный центр психического здоровья"
Общество С Ограниченной Ответственностью "Компания Ялма"
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 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научный центр психического здоровья", Общество С Ограниченной Ответственностью "Компания Ялма" filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научный центр психического здоровья"
Priority to RU2016145252A priority Critical patent/RU2632694C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2632694C1 publication Critical patent/RU2632694C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/34Measuring or testing with condition measuring or sensing means, e.g. colony counters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/02Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
    • C12Q1/04Determining presence or kind of microorganism; Use of selective media for testing antibiotics or bacteriocides; Compositions containing a chemical indicator therefor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483Physical analysis of biological material
    • G01N33/487Physical analysis of biological material of liquid biological material
    • G01N33/48742Determining urea by measuring the volume of a gas
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
    • G01N33/5008Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics
    • G01N33/5044Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics involving specific cell types
    • G01N33/5047Cells of the immune system

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: device includes a housing inside of which a measuring unit is located containing a module for test samples, light sources for sample illumination and a camera with micro-lenses for sample state recording, a power supply unit and a microcontroller connected to a personal computer. The module for the test samples is made in the form of a strip with cells and is equipped with a shaking unit. Video cameras with micro-lenses are combined into a block so that each cell of the strip has a video camera with a micro-lens placed above it. The measuring unit is equipped with a thermostating unit made in the form of a heat pump based on the Peltier element and a temperature sensor. At that, the light sources for sample illumination are placed under each strip cell and form a lighting unit of dark-field microscopy.
EFFECT: increased reproducibility of analyzes, reduced complexity of their conduct, reduced time of sample preparation, increased reliability of the device and reduced size.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области медицинской и ветеринарной иммунологии, а именно к устройствам для определения функциональной активности комплемента в крови человека при диагностике ряда заболеваний и предназначено для определения функциональной активности комплемента по его токсическому действию на свободноплавающие инфузории.The invention relates to the field of medical and veterinary immunology, and in particular to devices for determining the functional activity of complement in human blood in the diagnosis of a number of diseases and is intended to determine the functional activity of complement by its toxic effect on free-floating infusoria.

Система комплемента относится к основным системам врожденного иммунитета, функция которых состоит в том, чтобы отличить ʺсвоеʺ от ʺне своегоʺ.The complement system refers to the basic systems of innate immunity, the function of which is to distinguish between “own” and “not own”.

Иммунитет, создаваемый анатомическими, физиологическими, клеточными и молекулярными факторами, которые являются естественными составляющими элементами организма, иначе называют врожденным.The immunity created by anatomical, physiological, cellular and molecular factors, which are the natural constituent elements of the body, is otherwise called innate.

Благодаря наличию иммунной системы организм защищен от большинства болезнетворных микроорганизмов (вирусов, бактерий, грибков, простейших, гельминтов) и токсических продуктов их жизнедеятельности. Иммунитет также защищает организм от воздействия различных веществ, обладающих чужеродными свойствами (например, растительных и животных ядов), от развития опухолевых клеток.Thanks to the presence of the immune system, the body is protected from most pathogens (viruses, bacteria, fungi, protozoa, helminths) and toxic products of their vital activity. Immunity also protects the body from exposure to various substances with foreign properties (for example, plant and animal poisons), from the development of tumor cells.

Комплемент - это сложная ферментативная система из многих белков, содержащаяся в сыворотке крови. В обычных условиях они неактивны, при активации они участвуют в защитных реакциях. Система активируется спонтанно определенными патогенами или комплексом антиген:антитело. Активированные белки либо непосредственно разрушают патоген (киллерное действие), либо обеспечивают лучшее их поглощение фагоцитами (опсонизирующее действие); либо выполняют функцию хемотаксических факторов, привлекая в зону проникновения патогена клетки воспаления.Complement is a complex enzymatic system of many proteins found in blood serum. Under normal conditions, they are inactive; upon activation, they participate in protective reactions. The system is activated spontaneously by certain pathogens or the antigen: antibody complex. Activated proteins either directly destroy the pathogen (killer action), or provide their best absorption by phagocytes (opsonizing effect); or perform the function of chemotactic factors, attracting inflammatory cells into the pathogen penetration zone.

Известно, что комплемент обладает неспецифическим токсическим действием на биологические тест-объекты, в частности инфузории [Sinclair I.J.B. The role of complement in the immune reactions of Paramecium aurelia and Tetrahymena pyriformis. Immunology. 1958. V.1. P. 291-299].It is known that complement has a nonspecific toxic effect on biological test objects, in particular ciliates [Sinclair I.J.B. The role of complement in the immune reactions of Paramecium aurelia and Tetrahymena pyriformis. Immunology 1958. V.1. P. 291-299].

Известен способ определения активности комплемента на инфузориях Tetrahymena pyriformis, основанный на регистрации кинетических кривых выживаемости этого вида инфузорий под действием разных доз сыворотки испытуемого объекта. В измерительные ячейки прибора для подсчета числа живых инфузорий вносят суспензию клеток Tetrahymena pyriformis и испытуемую сыворотку крови с последующим определением числа живых клеток в каждую минуту. Совпадение динамики изменения числа живых клеток во времени для испытуемой сыворотки и контрольной, представляющей пул 10 сывороток здоровых доноров, предполагает равенство активностей сывороточного комплемента в этих сыворотках [патент РФ №2518739, 2013 г.].There is a method of determining complement activity at Tetrahymena pyriformis ciliates, based on the registration of kinetic survival curves of this type of ciliates under the influence of different doses of the test object's serum. A suspension of Tetrahymena pyriformis cells and test blood serum are added to the measuring cells of the device for counting the number of living ciliates, followed by determination of the number of living cells per minute. The coincidence of the dynamics of changes in the number of living cells over time for the test serum and the control, representing a pool of 10 sera of healthy donors, suggests the equality of the activities of serum complement in these sera [RF patent No. 2518739, 2013].

Известно устройство для оценки качества продуктов живой и неживой природы (патент РФ №2122025, 1997 г.), принцип работы которого основан на подсчете количества живых инфузорий в тестируемых образцах, находящихся в ячейках перемещающегося планшета, за которыми ведется видеонаблюдение. Качество продукта определяется на основе 2-х измерений количества живых клеток - в начале опыта и по его окончании.A device is known for assessing the quality of products of animate and inanimate nature (RF patent No. 2122025, 1997), the principle of operation of which is based on counting the number of living ciliates in the tested samples located in the cells of a moving tablet that are being monitored. Product quality is determined on the basis of 2 measurements of the number of living cells - at the beginning of the experiment and at the end of it.

Недостатки известного устройства состоят в невысокой достоверности получаемых результатов, их низкой воспроизводимости, обусловленной как спецификой самой инфузории Tetrahymena pyriformis, так и конструктивными особенностями описанного устройства, не предусматривающего проведение исследований при постоянной температуре, отсутствие возможности надежного определения стартового момента времени исследований, трудоемкости подготовительной стадии эксперимента.The disadvantages of the known device are the low reliability of the results, their low reproducibility, due to both the specifics of the Tetrahymena pyriformis infusoria and the design features of the described device, which does not involve conducting studies at a constant temperature, the inability to reliably determine the starting time of the study, the complexity of the preparatory stage of the experiment .

Как ранее обнаружили авторы, при действии комплемента на инфузории Tetrahymena pyriformis через определенный промежуток времени, зависящий от количества активного комплемента, начинается процесс обездвиживания инфузорий, протекающий со скоростью, также зависящей от количества активного комплемента.As the authors previously discovered, with the action of complement on the Tetrahymena pyriformis ciliates, after a certain period of time, depending on the amount of active complement, the process of immobilization of ciliates begins, proceeding at a speed that also depends on the amount of active complement.

Обе измеряемые величины: время инкубации, необходимое для достижения обездвиживания половины микроорганизмов, а также скорость перехода подвижных инфузорий в неподвижные могут быть использованы для расчета количества функционально активного комплемента.Both measured values: the incubation time required to achieve immobilization of half of the microorganisms, as well as the rate of transition of the moving ciliates to the stationary ones, can be used to calculate the number of functionally active complement.

Способ определения предусматривает внесение в измерительные ячейки устройства суспензии инфузорий в буферном растворе, добавление в ячейки сыворотки крови в необходимом количестве, как источника комплемента, и автоматический циклический подсчет оставшихся подвижными клеток во времени.The method of determination involves introducing into the measuring cells of the device a suspension of ciliates in a buffer solution, adding blood serum in the required amount as a complement source, and automatic cyclic counting of the remaining mobile cells in time.

Методы расчета основаны либо на определении времени инкубации инфузорий с комплементом, необходимого для гибели половины инфузорий, либо на определении константы скорости гибели клеток, которую удобно рассчитывать по тангенсу угла наклона зависимости логарифма числа подвижных клеток от времени в период наблюдаемого падения числа живых клеток. Обе величины, зависящие от количества активного комплемента, могут быть сравнены с активностью комплемента в пуле не менее 10 сывороток человека, что выбирается в качестве стандарта. Тем самым достигается определение функциональной активности комплемента методом, пригодным для стандартизации.The calculation methods are based either on determining the incubation time of the ciliates with complement necessary for the death of half of the ciliates, or on determining the cell death rate constant, which can be conveniently calculated from the slope of the logarithm of the number of mobile cells versus time during the period of the observed drop in the number of living cells. Both values, depending on the amount of active complement, can be compared with complement activity in a pool of at least 10 human sera, which is chosen as the standard. Thereby, the determination of the functional activity of complement is achieved by a method suitable for standardization.

Наиболее близким к предложенному является устройство для определения функциональной активности комплемента крови, включающее корпус, внутри которого расположен измерительный блок, содержащий модуль для размещения тестируемых образцов, источники света для подсветки образцов и видеокамеры с микрообъективами для фиксации состояния образцов, блок питания и микроконтроллер, подсоединенный к персональному компьютеру [патент РФ 2361913, 2006 г]Closest to the proposed one is a device for determining the functional activity of a blood complement, including a housing inside which there is a measuring unit containing a module for placing test samples, light sources for illuminating samples and video cameras with micro lenses for fixing the state of samples, a power supply unit and a microcontroller connected to personal computer [RF patent 2361913, 2006]

Работа с этим устройством обязательно включает подготовительный этап, куда входит включение устройства, запуск компьютера, заполнение и установку планшета с пробами на планшетный столик. Основной этап работы начинается с запуска управляющей программы.Work with this device necessarily includes the preparatory phase, which includes turning on the device, starting up the computer, filling and installing the tablet with samples on the tablet table. The main stage of work begins with the launch of the control program.

Недостатки известного устройства состоят в следующем:The disadvantages of the known device are as follows:

- конструкция известного устройства не позволяет достичь высокой воспроизводимости результатов анализов (под воспроизводимостью результатов понимают получение близких результатов двух испытаний, полученных одним методом, в идентичных условиях, в разных лабораториях) из-за:- the design of the known device does not allow to achieve high reproducibility of the results of the analyzes (by reproducibility of the results we mean obtaining close results of two tests obtained by the same method, under identical conditions, in different laboratories) due to:

- отсутствия блока термостатирования, что не позволяет проводить исследования при постоянной температуре. Поскольку комплемент - это белковая ферментативная система, ее активность существенно зависит от температуры. Поэтому измерение активности комплемента должно проводиться при постоянной температуре;- the lack of a temperature control unit, which does not allow research at a constant temperature. Since complement is a protein enzymatic system, its activity is significantly dependent on temperature. Therefore, the measurement of complement activity should be carried out at a constant temperature;

- специфики самой инфузории Tetrahymena pyriformis. Тетрахимена - высокоподвижная инфузория. Поэтому она первоначально быстро и равномерно распределяется по всему полю зрения видеокамеры. Однако этот вид инфузории обладает тягой к концентрации в пристеночной зоне, в результате чего при кинетических исследованиях количество живых инфузорий в поле зрения оказывается заниженным;- specifics of the ciliates Tetrahymena pyriformis itself. Tetrachimena is a highly mobile infusoria. Therefore, it is initially quickly and evenly distributed throughout the field of view of the camcorder. However, this type of ciliates has a tendency to concentrate in the parietal zone, as a result of which, during kinetic studies, the number of living ciliates in the field of view is underestimated;

- из-за того, что кинетические исследования требуют надежного определения стартового момента времени. В случае анализа, где задействовано сразу много проб, это становится весьма актуальным;- due to the fact that kinetic studies require reliable determination of the starting point in time. In the case of analysis, where many samples are involved at once, this becomes very relevant;

- в известном устройстве применяют нестандартные лунки, что исключает использование многоканальных автоматических пипеток. Это в свою очередь увеличивает трудоемкость проведения анализов и снижает их производительность;- the known device uses non-standard wells, which eliminates the use of multi-channel automatic pipettes. This in turn increases the complexity of the analyzes and reduces their productivity;

- известное устройство содержит электромеханические движущиеся части, что снижает его надежность и увеличивает габариты.- the known device contains electromechanical moving parts, which reduces its reliability and increases the size.

Технической проблемой, решаемой изобретением, является создание надежного, простого и удобного в использовании устройства, позволяющего с максимальной эффективностью и надежностью получать достоверные результаты исследований функциональной активности комплемента и обеспечить их воспроизводимость.The technical problem solved by the invention is the creation of a reliable, simple and easy to use device that allows with maximum efficiency and reliability to obtain reliable results of studies of the functional activity of complement and to ensure their reproducibility.

Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности получения достоверных результатов исследований, повышение их воспроизводимости, путем повышения надежности устройства, сокращения трудоемкости проведения исследований, сокращения времени на подготовку образцов, при этом обеспечивая уменьшение габаритов устройства и удешевление конструкции.The technical result of the invention is the provision of the possibility of obtaining reliable research results, increasing their reproducibility, by increasing the reliability of the device, reducing the complexity of research, reducing the time for sample preparation, while ensuring a reduction in the dimensions of the device and cheaper design.

Для достижения технического результата в устройстве для определения функциональной активности комплемента крови, включающем корпус, внутри которого расположен измерительный блок, содержащий модуль для размещения тестируемых образцов, источники света для подсветки образцов и видеокамеры с микрообъективами для фиксации состояния образцов, блок питания и микроконтроллер, подсоединенный к персональному компьютеру,To achieve a technical result, in a device for determining the functional activity of a blood complement, including a case, inside which there is a measuring unit containing a module for placing test samples, light sources for illuminating samples and video cameras with micro lenses for fixing the state of samples, a power supply unit and a microcontroller connected to personal computer

модуль для размещения тестируемых образцов выполнен в виде стрипа с ячейками и снабжен узлом встряхивания, видеокамеры с микрообъективами объединены в блок таким образом, что каждая ячейка стрипа имеет размещенную над ней видеокамеру с микрообъективом, а измерительный блок снабжен узлом термостатирования, выполненным в виде теплового насоса на основе элемента Пелтье и термодатчика, при этом источники света для подсветки образцов размещены под каждой ячейкой стрипа и образуют осветительный узел темнопольной микроскопии.the module for placing test samples is made in the form of a strip with cells and is equipped with a shaking unit, video cameras with micro lenses are combined in a block so that each cell of the strip has a video camera with a micro lens placed above it, and the measuring unit is equipped with a temperature control unit made in the form of a heat pump on based on a Peltier element and a temperature sensor, while light sources for illuminating the samples are placed under each strip cell and form a lighting unit of dark-field microscopy.

Предпочтительно при этом, что осветительный узел темнопольной микроскопии выполнен в виде диафрагмы и платы с концентрически размещенными на ней светодиодами и светопоглощающей пластиной под каждой ячейкой стрипа.In this case, it is preferable that the lighting unit of dark-field microscopy is made in the form of a diaphragm and a board with concentrically placed LEDs on it and a light-absorbing plate under each strip cell.

Выполнение модуля для размещения тестируемых образцов в виде стрипа с ячейками позволяет, в отличие от известных устройств, работать со стандартным расходным (одноразовым и стерильным) материалом, что дает возможность работать, например, с автоматическими пипетками, диспенсерами, ридерами и т.д.). При этом многоканальные автоматические пипетки позволяют вносить пробы в ячейки стрипа одномоментно, а не последовательно, как в известных устройствах. Это точно идентифицирует начало кинетического процесса гибели инфузорий, что, в свою очередь, повышает достоверность исследований, воспроизводимость регистрации кинетических кривых, а значит и воспроизводимость исследований в целом. Кроме того, снижается трудоемкость и экономится время исследований.The implementation of the module for placing the tested samples in the form of a strip with cells allows, unlike the known devices, to work with standard consumable (disposable and sterile) material, which makes it possible to work, for example, with automatic pipettes, dispensers, readers, etc.) . At the same time, multichannel automatic pipettes make it possible to introduce samples into the strip cells simultaneously, and not sequentially, as in the known devices. This accurately identifies the beginning of the kinetic process of the death of ciliates, which, in turn, increases the reliability of studies, the reproducibility of registration of kinetic curves, and hence the reproducibility of studies in general. In addition, labor costs are reduced and research time is saved.

Снабжение модуля для размещения тестирумых образцов узлом встряхивания - решает проблему неравномерного распределения инфузорий в объеме пробы. Инфузории в покое предпочитают концентрироваться в пристеночной зоне ячейки, что осложняет видеоанализ и маскирует (занижает) число живых клеток. Узел встряхивания кратковременно возбуждает (ажитирует) клетки и не дает им прилипать к стенкам ячейки. Это устраняет систематическую ошибку и повышает достоверность подсчета клеток, а также воспроизводимость анализа в целом. Узел встряхивания может быть выполнен любым известным спсособом, например, на базе миниатюрного вибромотора.Supply of a module for placement of test samples with a shaking unit solves the problem of uneven distribution of ciliates in the sample volume. At rest, ciliates prefer to concentrate in the parietal zone of the cell, which complicates video analysis and masks (underestimates) the number of living cells. The shaking unit briefly excites (agitates) the cells and prevents them from sticking to the cell walls. This eliminates the bias and improves the reliability of cell counting, as well as the reproducibility of the analysis as a whole. The shaking unit can be made by any known method, for example, based on a miniature vibromotor.

Объединение видеокамеры с микрообъективами в блок таким образом, что каждая ячейка стрипа имеет размещенную над ней видеокамеру с микрообъективом, позволяет проводить микроскопический анализ обьектов одномоментно во всем стрипе. Это дает возможность снимать более подробные и статистически значимые кинетические кривые выживаемости клеток, чем при электромеханическом сканировании, как в известных устройствах. Это, в свою очередь, повышает достоверность регистрации кинетических кривых и воспроизводимость анализа в целом. Объединение видеокамеры с микрообъективами в блок может быть осуществлено одним из известных и применимых в данном случае способов, например, с помощью штанги. Размещение источников света для подсветки образцов под каждой ячейкой стрипа обеспечивает индивидуальное освещение каждой ячейки. Благодаря этому отпадает необходимость в электромеханическом сканировании стрипа, что обеспечивает отсутствие в устройстве движущихся частей и повышает таким образом надежность устройства, а также снижает его габариты.The combination of a video camera with micro lenses in a block so that each cell of the strip has a video camera with a micro lens placed above it allows microscopic analysis of objects simultaneously in the entire strip. This makes it possible to take more detailed and statistically significant kinetic curves of cell survival than with electromechanical scanning, as in known devices. This, in turn, increases the reliability of the registration of kinetic curves and the reproducibility of the analysis as a whole. The combination of a video camera with micro lenses in a block can be carried out by one of the methods known and applicable in this case, for example, using a bar. The placement of light sources to illuminate the samples under each cell of the strip provides individual illumination of each cell. This eliminates the need for electromechanical scanning of the strip, which ensures the absence of moving parts in the device and thus increases the reliability of the device, and also reduces its dimensions.

Снабжение измерительного блока узлом термостатирования, выполненным в виде теплового насоса на основе элемента Пельтье и термодатчика, позволяет проводить измерения при фиксированной температуре, при этом термодатчик является элементом обратной связи, контролирующим реальную температуру в измерительном блоке. Потребность в узле термостатирования обусловлена тем, что активность комплимета критически зависит от температуры. Следовательно, от температуры зависит и форма кинетических кривых выживаемости клеток. Таким образом, стабилизация температуры в измерительном блоке повышает воспроизводимость регистрации кинетических кривых, а значит и воспроизводимость анализа в целом. Элемент Пельтье - это термоэлектрический преобразователь, принцип действия которого базируется на эффекте Пельтье - возникновении разности температур при протекании электрического тока. Достоинством элемента Пельтье являются небольшие размеры, отсутствие каких-либо движущихся частей, а также газов и жидкостей. При обращении направления тока возможно как охлаждение, так и нагревание - это дает возможность термостатирования при температуре окружающей среды как выше, так и ниже температуры термостатирования. Также достоинством являются отсутствие механических частей и отсутствие шума. Все вышесказанное объясняет использование его в узле термостатирования.Providing the measuring unit with a temperature control unit, made in the form of a heat pump based on a Peltier element and a temperature sensor, allows measurements at a fixed temperature, while the temperature sensor is a feedback element that controls the actual temperature in the measuring unit. The need for a temperature control unit is due to the fact that the activity of the complement critically depends on temperature. Therefore, the shape of the kinetic curves of cell survival depends on temperature. Thus, temperature stabilization in the measuring unit increases the reproducibility of the registration of kinetic curves, and hence the reproducibility of the analysis as a whole. The Peltier element is a thermoelectric converter, the principle of which is based on the Peltier effect - the occurrence of a temperature difference during the flow of electric current. The advantage of the Peltier element is its small size, the absence of any moving parts, as well as gases and liquids. When reversing the direction of the current, both cooling and heating are possible - this makes it possible to thermostat at an ambient temperature both above and below the thermostat temperature. Another advantage is the absence of mechanical parts and the absence of noise. All of the above explains its use in the temperature control unit.

Выполнение источников света для подсветки образцов в виде осветительного узла темнопольной микроскопии обусловлено следующими обстоятельствами.The implementation of light sources for illuminating samples in the form of a lighting unit of dark-field microscopy is due to the following circumstances.

Поскольку инфузории слабоокрашены и полупрозрачны, микроскопический анализ проводится в темном поле (темнопольная микроскопия). Анализ основан на освещении обьекта косыми лучами света. Лучи не попадают в обьектив видеокамеры, поэтому поле зрения выглядит совершенно черным. Если в ячейке содержатся живые инфузории, то на черном поле видны яркие светящиеся обьекты. Такой подход ускоряет и повышает надежность последующего видеоанализа. Результат видеоанализа - число живых клеток в поле зрения видеокамеры. В итоге, использование темнопольной микроскопии повышает достоверность регистрации кинетических кривых, а значит достоверность и воспроизводимость анализа в целом. Для выполнения осветительного узла темнопольной микроскопии в виде диафрагмы и платы с размещенными на ней светодиодами и светопоглощающими пластинами под каждой ячейкой стрипа использованы технология печатного монтажа и микро-миниатюрные SMD компоненты, что в целом приводит к уменьшению габаритов и удешевлению всей конструкции.Since the ciliates are slightly colored and translucent, microscopic analysis is performed in a dark field (dark-field microscopy). The analysis is based on the illumination of an object by oblique rays of light. The rays do not fall into the lens of the camera, so the field of view looks completely black. If the cell contains live ciliates, then bright luminous objects are visible on the black field. This approach speeds up and improves the reliability of subsequent video analysis. The result of the video analysis is the number of living cells in the field of view of the video camera. As a result, the use of dark-field microscopy increases the reliability of the registration of kinetic curves, and therefore the reliability and reproducibility of the analysis as a whole. To perform the lighting assembly of dark-field microscopy in the form of a diaphragm and a circuit board with LEDs and light-absorbing plates placed on it under each strip cell, printed circuit technology and micro-miniature SMD components were used, which in general leads to a reduction in size and the cost of the entire structure.

Предлагаемое устройство показано на чертежах, где на фиг. 1 показана блок-схема устройства, на фиг. 2 и 3 - схематично, осветительный узел темнопольной микроскопии, на фиг. 4 - типичные кривые выживаемости инфузорий.The proposed device is shown in the drawings, where in FIG. 1 shows a block diagram of a device; FIG. 2 and 3 - schematically, the lighting unit of dark-field microscopy, in FIG. 4 - typical survival curves of ciliates.

Устройство для определения функциональной активности комплемента крови содержит корпус 1, внутри которого размещен измерительный блок 2 с модулем 3 для размещения тестируемых образцов, источники света 4 для подсветки образцов, видеокамеры 5 с микрообъективами 6 для фиксации состояния образцов, блок питания 7, микроконтроллер 8, подсоединенный к персональному компьютеру 9.A device for determining the functional activity of the blood complement contains a housing 1, inside which a measuring unit 2 with a module 3 is placed for placement of the tested samples, light sources 4 for illuminating the samples, a video camera 5 with micro lenses 6 for fixing the state of the samples, a power supply 7, a microcontroller 8, connected to a personal computer 9.

Модуль 3 для размещения тестируемых образцов выполнен в виде стрипа 10 с ячейками 11 и снабжен узлом встряхивания тестируемых образцов 12.Module 3 for placing the test samples is made in the form of a strip 10 with cells 11 and is equipped with a shaking unit of the tested samples 12.

Видеокамеры 5 с микрообъективами 6 объедиены в блок посредством штанги 13. так что над каждой ячейкой 11 стрипа 10 размещена видеокамера 5 с микрообъективом 6.Video cameras 5 with micro-lenses 6 are combined into a block by means of a rod 13. so that above each cell 11 of the strip 10 there is a video camera 5 with a micro-lens 6.

Измерительный блок 2 устройства снабжен узлом термостатирования 14, выполненным в виде теплового насоса 15 на основе элемента Пельтье и термодатчика 16.The measuring unit 2 of the device is equipped with a temperature control unit 14, made in the form of a heat pump 15 based on a Peltier element and a temperature sensor 16.

Осветительный узел темнопольной микроскопии представляет собой плату 17 с последовательно размещенными на ней источниками света для подсветки образцов 18. На плате 17 под каждой ячейкой 11 стрипа 10 концентрически расположены SMD светодиоды 19, светопоглощающая пластина 20 и диафрагма 21, ограничивающая и формирующая световой конус. Осевая линия светового конуса совпадает с осевой линией расположенной над ней ячейки 11 (Фиг. 2, 3).The illumination node of dark-field microscopy is a board 17 with sequentially placed light sources for illuminating samples 18. On the board 17, under each cell 11 of the strip 10, SMD LEDs 19 are concentrated, the light-absorbing plate 20 and the diaphragm 21 bounding and forming the light cone. The axial line of the light cone coincides with the axial line of the cell 11 located above it (Fig. 2, 3).

На Фиг. 4 приведены кинетические кривые выживаемости инфузорий при разных дозах плазмы крови. Так, к 100 мкл суспензии инфузорий Tetrahymena periformis было добавлено 10 мкл (кривая А), 15 мкл (кривая В) и 20 мкл (кривая С) сыворотки крови человека. Комплемент, содержащийся в сыворотке, является неспецифическим токсикантом для этого вида. Хорошо видно, что с увеличением дозы сокращается время, вызывающее гибель 50% инфузорий. Данные кривые являются исходным материалом для проведения различных вариантов статистической обработки токсикологических данных.In FIG. Figure 4 shows kinetic curves for the survival of ciliates at different doses of blood plasma. So, 10 μl (curve A), 15 μl (curve B) and 20 μl (curve C) of human blood serum were added to 100 μl of a suspension of Tetrahymena periformis infusoria. The complement contained in serum is a non-specific toxicant for this species. It is clearly seen that with an increase in dose, the time causing the death of 50% of ciliates is reduced. These curves are the starting material for various statistical processing of toxicological data.

Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.

После его подключения к бытовой сети и персональному компьютеру 9 оператор запускает на компьютере 9 специализированное приложение, контролирующее работу устройства в интерактивном режиме. После того как температура измерительного блока 2 стабилизируется, устройство готово к проведению анализов. Для проведения анализа в измерительный блок 2 помещается стерильный стрип 10. Автоматической пипеткой во все ячейки 11 стрипа 10 помещают по 100 мкл суспензии инфузорий оптимальной концентрации. Оптимальная концентрация клеток дает наименьшую погрешность определения их количества. При низкой концентрации клеток будет возрастать стандартная ошибка, а при высокой появится систематическая ошибка подсчета клеток. После 5-минутной термостабилизации стрипа 10 с помощью узла термостатирования 14 в него вносятся образцы разведенной сыворотки крови при помощи 8-канальной автоматической пипетки. Крышка (на чертеже не показано) измерительного блока 2 закрывается, что служит сигналом для фиксации момента отсчета времени при построении кинетических кривых выживаемости инфузорий. С этого момента автоматически включаются источники света для подсветки ячеек 11 и начинается анализ видеоданных. С периодичностью в 1 мин стрип 10 встряхивается с помощью узла встряхивания тестируемых образцов 12 на протяжении 1 с, при этом текущие видеоданные игнорируются. Периодичность и продолжительность встряхивания стрипа 10 можно настраивать в зависимости от используемого типа инфузорий. Далее, в соответствии с заранее заданным протоколом обработки данных, рассчитывается титр комплемента, характеризующий его активность, или проводится иная статистическая обработка.After it is connected to a household network and a personal computer 9, the operator launches a specialized application on computer 9 that monitors the operation of the device in an interactive mode. After the temperature of the measuring unit 2 is stabilized, the device is ready for analysis. For analysis, a sterile strip 10 is placed in the measuring unit 2. Using an automatic pipette, 100 μl of the optimal concentration concentration of ciliates are placed in all cells 11 of the strip 10. The optimal concentration of cells gives the least error in determining their number. With a low concentration of cells, the standard error will increase, while with a high concentration, a systematic error in cell counting will appear. After 5-minute thermal stabilization of the strip 10 using the temperature control unit 14, samples of diluted blood serum are introduced into it using an 8-channel automatic pipette. The lid (not shown) of the measuring unit 2 is closed, which serves as a signal for fixing the time reference when constructing kinetic curves of the survival of ciliates. From this moment, the light sources are automatically turned on to illuminate cells 11 and the analysis of video data begins. With a frequency of 1 min, strip 10 is shaken using the shaking unit of the test samples 12 for 1 s, while the current video data is ignored. The frequency and duration of shaking strip 10 can be adjusted depending on the type of ciliates used. Further, in accordance with a predetermined data processing protocol, a complement titer characterizing its activity is calculated, or other statistical processing is performed.

Claims (2)

1. Устройство для определения функциональной активности комплемента крови, включающее корпус, внутри которого расположен измерительный блок, содержащий модуль для размещения тестируемых образцов, источники света для подсветки образцов и видеокамеры с микрообъективами для фиксации состояния образцов, блок питания и микроконтроллер, подсоединенный к персональному компьютеру, отличающееся тем, что модуль для размещения тестируемых образцов выполнен в виде стрипа с ячейками и снабжен узлом встряхивания, видеокамеры с микрообъективами объединены в блок таким образом, что каждая ячейка стрипа имеет размещенную над ней видеокамеру с микрообъективом, а измерительный блок снабжен узлом термостатирования, выполненным в виде теплового насоса на основе элемента Пелтье и термодатчика, при этом источники света для подсветки образцов размещены под каждой ячейкой стрипа и образуют осветительный узел темнопольной микроскопии.1. A device for determining the functional activity of a blood complement, including a housing inside which a measuring unit is located, containing a module for placing test samples, light sources for illuminating samples and a video camera with micro lenses for fixing the state of samples, a power supply unit and a microcontroller connected to a personal computer, characterized in that the module for placing the tested samples is made in the form of a strip with cells and is equipped with a shaking unit, a video camera with micro lenses about are combined into a block in such a way that each strip cell has a video camera with a micro lens placed above it, and the measuring block is equipped with a temperature control unit made in the form of a heat pump based on a Peltier element and a temperature sensor, while light sources for illuminating the samples are placed under each strip cell and form a lighting unit of dark-field microscopy. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что осветительный узел темнопольной микроскопии выполнен в виде диафрагмы и платы с концентрически размещенными на ней светодиодами и светопоглощающей пластиной под каждой ячейкой стрипа.2. The device according to claim 1, characterized in that the lighting unit of dark-field microscopy is made in the form of a diaphragm and a board with LEDs concentrically placed on it and a light-absorbing plate under each strip cell.
RU2016145252A 2016-11-18 2016-11-18 Device for determination of complement functional activity RU2632694C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016145252A RU2632694C1 (en) 2016-11-18 2016-11-18 Device for determination of complement functional activity

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016145252A RU2632694C1 (en) 2016-11-18 2016-11-18 Device for determination of complement functional activity

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2632694C1 true RU2632694C1 (en) 2017-10-09

Family

ID=60040928

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016145252A RU2632694C1 (en) 2016-11-18 2016-11-18 Device for determination of complement functional activity

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2632694C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2673745C1 (en) * 2018-04-02 2018-11-29 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научный центр психического здоровья" Device for biological research

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020160363A1 (en) * 2001-01-31 2002-10-31 Mcdevitt John T. Magnetic-based placement and retention of sensor elements in a sensor array
RU2346031C1 (en) * 2007-05-30 2009-02-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии" ФГУП ВНИРО Device to evaluate quality of animate and inanimate nature products
RU2361913C2 (en) * 2006-10-18 2009-07-20 Елена Григорьевна Черемных Device for biological studies
US20130293698A1 (en) * 2011-01-12 2013-11-07 Nikon Corporation Microscope system
US20140126049A1 (en) * 2012-11-05 2014-05-08 Olympus Corporation Microscope and darkfield objective

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020160363A1 (en) * 2001-01-31 2002-10-31 Mcdevitt John T. Magnetic-based placement and retention of sensor elements in a sensor array
RU2361913C2 (en) * 2006-10-18 2009-07-20 Елена Григорьевна Черемных Device for biological studies
RU2346031C1 (en) * 2007-05-30 2009-02-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии" ФГУП ВНИРО Device to evaluate quality of animate and inanimate nature products
US20130293698A1 (en) * 2011-01-12 2013-11-07 Nikon Corporation Microscope system
US20140126049A1 (en) * 2012-11-05 2014-05-08 Olympus Corporation Microscope and darkfield objective

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2673745C1 (en) * 2018-04-02 2018-11-29 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научный центр психического здоровья" Device for biological research

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220137075A1 (en) Low-volume coagulation assay
CN101346630B (en) Improved monocyte activation test better able to detect non-endotoxin pyrogenic contaminants in medical products
JP4758507B2 (en) Platelet count
Fronczek et al. Single-pipetting microfluidic assay device for rapid detection of Salmonella from poultry package
SE533103C2 (en) Blood Viscosity Analysis
KR101845315B1 (en) Portable diagnosis device
US20170138924A1 (en) Automated cell culture system and corresponding methods
RU2011112853A (en) ROTATING MAGNETIC FIELD FOR IMPROVED DETECTION IN THE ANALYSIS OF CLUSTERS
JP2015517671A (en) Biologically-derived physiologically active substance measuring device and measuring method
RU2632694C1 (en) Device for determination of complement functional activity
US20210311016A1 (en) Malaria species detection
Negri et al. Enzyme-linked immunospot assay to monitor antigen-specific cellular immune responses in mouse tumor models
Axelsson Detection of cytokine-secreting cells by enzyme-linked Immunospot (ELISpot)
Eggert et al. An automated microphysiological assay for toxicity evaluation
RU2722825C1 (en) Device for hemostasis status diagnostics
JP2020041928A (en) Self-check system
Yao et al. Telemedicine utilizing integrated microfluidic system for insulin detection
RU2169921C1 (en) Photoelectric device usable in blood coagulation analyzers
US20220146491A1 (en) Diagnostic testing devices, systems and methods
US20190056383A1 (en) Biological sample evaluation system, biological sample evaluation method, and biological sample evaluation control program
JP2023002576A (en) Method for enhancing incubation of samples, specimens and reagents using lasers
Saleh et al. Low cost portable blood urea nitrogen analyzer using Odroid system
Yao et al. Telemedicine for insulin detection based on microfluidic system
KR20170110050A (en) In-vitro diagnostic apparatus and method
KR20170109800A (en) In-vitro diagnostic apparatus and method

Legal Events

Date Code Title Description
HE4A Notice of change of address of a patent owner

Effective date: 20191120