RU2682883C1 - Blood and its components spatial coagulation studying device - Google Patents

Blood and its components spatial coagulation studying device Download PDF

Info

Publication number
RU2682883C1
RU2682883C1 RU2018111718A RU2018111718A RU2682883C1 RU 2682883 C1 RU2682883 C1 RU 2682883C1 RU 2018111718 A RU2018111718 A RU 2018111718A RU 2018111718 A RU2018111718 A RU 2018111718A RU 2682883 C1 RU2682883 C1 RU 2682883C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blood
hole
activator
test sample
leds
Prior art date
Application number
RU2018111718A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Борисович Катасонов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научный центр психического здоровья"
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" filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научный центр психического здоровья"
Priority to RU2018111718A priority Critical patent/RU2682883C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2682883C1 publication Critical patent/RU2682883C1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G01N33/49Blood

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: monitoring and measurement equipment.SUBSTANCE: invention relates to the field of the blood and its components characteristics studying, in particular their coagulating property. Blood and its components spatial coagulation studying device contains the thermostatically controlled chamber with the thermal stabilization unit, inside which container with the test sample and the activator, LEDs, and recording module with a video camera are placed. At that, container with the test sample is a tray with wells, onto which side surface an activator is applied, and the bottom is made flat and transparent, recording module is placed in the thermostatically controlled chamber under the tray wells with possibility of movement in the horizontal plane along two perpendicular directions and is provided with the hole bottom circular illumination unit, which is a disk with a central hole and concentrically mounted thereon LEDs, and a plate with a coaxial hole that forms a light cone under the hole bottom, at that, the temperature control is made with air, and the temperature-controlled chamber inner surface has a corrugated coating from light-absorbing material.EFFECT: invention provides increase in the performance and increase in the conducted analyses accuracy, reduction in the study complexity and the analysis cost.4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для исследования характеристик крови и ее компонентов, в частности их свертываемости, и может быть использовано в биологии и медицине для исследования параметров свертывания крови и ее компонентов как животных, так и человека в клинической диагностике заболеваний, а также при проведении экспериментальных исследованиях крови и ее составных частей.The invention relates to devices for studying the characteristics of blood and its components, in particular their coagulability, and can be used in biology and medicine to study the coagulation parameters of blood and its components in both animals and humans in the clinical diagnosis of diseases, as well as in conducting experimental studies blood and its components.

В настоящее время существует большая проблема исследования динамики сложных биологических систем и происходящих в них процессов, где есть пространственная неоднородность. К таким процессам относятся, в частности, процессы свертывания крови.Currently, there is a big problem of studying the dynamics of complex biological systems and the processes occurring in them, where there is spatial heterogeneity. Such processes include, in particular, blood coagulation processes.

Исследования свертывания крови проводят как для фундаментальных исследований тромбоза и гемостаза, так и для прикладных диагностических и фармакологических задач. Такие исследования не только позволяют диагностировать отдельные заболевания, но и оценивать активность препаратов, влияющие на параметры свертывания крови.Blood coagulation studies are carried out both for basic studies of thrombosis and hemostasis, as well as for applied diagnostic and pharmacological tasks. Such studies not only allow you to diagnose individual diseases, but also evaluate the activity of drugs that affect blood coagulation parameters.

Система гемостаза - это сложная биологическая система, основными функциями которой являются: остановка кровотечений путем поддержания структурной целостности стенок кровеносных сосудов и достаточно быстрого их тромбирования при повреждениях и сохранение жидкого состояния крови.The hemostasis system is a complex biological system, the main functions of which are: stopping bleeding by maintaining the structural integrity of the walls of blood vessels and quickly thrombosing them during injuries and maintaining the liquid state of the blood.

Система гемостаза, отвечающая за остановку кровотечения при повреждении сосудистой системы, одна из жизненно важных и в то же время наиболее уязвимых систем человеческого организма. Большое число нарушений гемостаза обусловлено наследственно. Кроме того, самые разные заболевания и состояния, начиная от травм любого рода и заканчивая онкологическими заболеваниями и сепсисом, часто ведут к опасным нарушениям гемостаза, которые угрожают тромбозами, кровотечениями или внутренними кровоизлияниями. Таким образом, изменения в системе гемостаза оказываются непосредственной причиной смертности или инвалидности в многочисленных случаях, когда заболевание не связано изначально с нарушением работы системы свертывания.The hemostatic system, which is responsible for stopping bleeding when the vascular system is damaged, is one of the vital and at the same time the most vulnerable systems of the human body. A large number of hemostasis disorders is caused by heredity. In addition, a wide variety of diseases and conditions, ranging from injuries of any kind to cancer and sepsis, often lead to dangerous disorders of hemostasis, which threaten thrombosis, bleeding or internal hemorrhage. Thus, changes in the hemostatic system are the direct cause of death or disability in numerous cases when the disease is not initially associated with a disruption in the coagulation system.

Известны различные способы и устройства для определения параметров свертывания крови in vitro. Однако все известные способы и устройства предназначены для работы с гомогенными системами, в которых образец крови или плазмы равномерно перемешан с активатором, что существенно отличает данные системы от системы in vivo, являющейся сложной гетерогенной средой.There are various methods and devices for determining the parameters of blood coagulation in vitro. However, all known methods and devices are designed to work with homogeneous systems in which a blood or plasma sample is uniformly mixed with an activator, which significantly distinguishes these systems from an in vivo system, which is a complex heterogeneous medium.

Известны устройства - тромбоэластографы - приборы с графической регистрацией изменений вязкости и упругоэластических свойств образующегося сгустка, предназначенные для измерения времени образования сгустка плазмы в коагулометрических тестах и содержащие кювету, в которую помещается исследуемая проба плазмы и погруженный в нее вибрирующий с определенной частотой и амплитудой стержень. По мере превращения жидкой плазмы в более плотный сгусток, стержень, вибрирующий в загустевающей плазме, испытывает все более нарастающее сопротивление со стороны густеющей жидкости вплоть до полной его остановки. По временной диаграмме движения стержня оценивают время превращения жидкой плазмы в гелеобразный сгусток, характеризующее работу системы свертывания крови пациента. Справочник по гематологии под редакцией А.Ф.Романовой, Кuев, Здоровье, 1997 гKnown devices are thromboelastographs — devices with graphical registration of changes in the viscosity and elastic properties of the formed clot, designed to measure the time of formation of a plasma clot in coagulometric tests and containing a cuvette in which the studied plasma sample is placed and a rod immersed in it with a certain frequency and amplitude. As the liquid plasma becomes a denser clot, the rod vibrating in the thickening plasma experiences more and more increasing resistance from the side of the thickening liquid until it stops completely. The time diagram of the motion of the rod evaluates the time of transformation of liquid plasma into a gel-like clot, which characterizes the operation of the patient's blood coagulation system. Hematology Handbook edited by A.F. Romanova, Kuyev, Health, 1997

Данное устройство позволяет с высокой производительностью осуществлять исследования большого количества проб плазмы крови, однако при этом оно обладает рядом существенных недостатков, главным из которых является то, что данное исследование проводится в гомогенной системе с постоянным перемешиванием. За счет того что весь объем плазмы от момента начала эксперимента и вплоть до его окончания постоянно перемешивается, все факторы свертывания, образующиеся в процессе образования сгустка плазмы, гомогенно распределяются по всему пространству исследуемой пробы, и поэтому образование сгустка идет одновременно во всем объеме исследуемой пробы. Эта ситуация по своей физиологической сути принципиально отличается от тех условий, в которых сгусток образуется в живом организме. В кровеносной системе человека и животных сгусток пространственно образуется не во всем объеме плазмы крови, а строго локально - только в небольшой зоне повреждения стенки кровеносного сосуда. При этом факторы свертывания закономерным образом распределяются в небольшом объеме плазмы, и лишь в нем и образуется тромб. Это отражает основные защитные механизмы работы системы гемостаза (специально созданные в процессе эволюции) - предотвращение нарушения целостности кровеносного русла за счет образования тромба в месте повреждения.This device allows high-performance studies of a large number of blood plasma samples, however, it has a number of significant drawbacks, the main of which is that this study is carried out in a homogeneous system with constant mixing. Due to the fact that the entire plasma volume from the moment the experiment begins and up to its end is constantly mixed, all coagulation factors formed during the formation of a plasma clot are homogeneously distributed over the entire space of the test sample, and therefore, the formation of a clot occurs simultaneously in the entire volume of the test sample. This situation in its physiological essence differs fundamentally from those conditions in which a clot forms in a living organism. In the circulatory system of humans and animals, a clot is spatially formed not in the entire volume of blood plasma, but strictly locally - only in a small area of damage to the wall of the blood vessel. In this case, coagulation factors are naturally distributed in a small volume of plasma, and only in it does a blood clot form. This reflects the main protective mechanisms of the hemostasis system (specially created in the process of evolution) - preventing the violation of the integrity of the bloodstream due to the formation of a blood clot at the site of damage.

Известно устройство для исследования пространственной динамики свертывания плазмы крови, позволяющее наиболее полно смоделировать ту пространственную ситуацию, в которой кровь свертывается непосредственно в кровеносном сосуде. В этом устройстве плазма крови помещается в прозрачную полистироловую чашечку, опущенную в термостатируемую камеру, жидкость в которой непрерывно перемешивается. Это необходимо для того, чтобы выровнять температуру по всему объему камеры, в которую помещена чашечка, и полностью исключить конвективные тепловые потоки в тонком слое плазмы на дне помещенной в камеру чашечки. В пробу плазмы, налитой в чашечку, помещают стеклянный шарик. Стекло локально активирует плазму, заставляя ее свертываться только вокруг шарика, что является хорошим аналогом локального повреждения стенки кровеносного сосуда. Микроскопный столик, на котором помещена емкость, позволяет выставить место локального свертывания в центр поля зрения цифровой фотокамеры, при помощи которой осуществляется непрерывная регистрация всей картины роста сгустка. Чашечка снизу через окно в дне термостатируемой емкости подсвечивается светодиодами, а изображегие тромба, растущего вокруг шарика, последовательно кадр за кадром регистрируется цифровой фотокамерой. Оцифрованные файлы изображения каждого кадра передаются в компьютер, где в дальнейшем сравниваются друг с другом и анализируются по определенному алгоритму. Патент РФ на полезную модель №64785.A device for studying the spatial dynamics of coagulation of blood plasma is known, which makes it possible to most fully simulate the spatial situation in which blood coagulates directly in a blood vessel. In this device, blood plasma is placed in a transparent polystyrene cup, lowered into a thermostatically controlled chamber, the liquid in which is continuously mixed. This is necessary in order to equalize the temperature throughout the volume of the chamber in which the cup is placed and to completely eliminate convective heat fluxes in a thin plasma layer at the bottom of the cup placed in the chamber. A glass ball is placed in a plasma sample poured into a cup. Glass locally activates the plasma, causing it to coagulate only around the ball, which is a good analogue of local damage to the wall of a blood vessel. The microscope stage, on which the container is placed, allows you to set the place of local coagulation in the center of the field of view of the digital camera, with the help of which continuous recording of the whole picture of the clot growth is carried out. The cup from below through the window in the bottom of the thermostatically controlled container is illuminated by LEDs, and the image of a thrombus growing around the ball is sequentially recorded frame-by-frame by a digital camera. The digitized image files of each frame are transferred to a computer, where they are further compared with each other and analyzed according to a specific algorithm. RF patent for utility model No. 64785.

Такой непрерывный анализ роста фибринового сгустку в пространстве позволяет более детально изучать процесс свертывания крови и более точно осуществлять диагностику работы системы свертывания как в норме, так и при различных патологиях гемостаза.Such a continuous analysis of the growth of a fibrin clot in space allows a more detailed study of the blood coagulation process and a more accurate diagnosis of the coagulation system both in normal and in various hemostatic pathologies.

Недостатком этого устройства является то, что под дном чашечки с плазмой, расположенной в устройстве горизонтально, и объективом камеры находится слой термостатируемой жидкости, где могут образовываться пузырьки воздуха, которые, находясь между фибриновым сгустком и объективом камеры, искажают реальную картину процесса свертывания и результаты компьютерного анализа.The disadvantage of this device is that under the bottom of the plasma cup located horizontally in the device and the camera lens there is a layer of thermostatically controlled liquid, where air bubbles can form, which, being between the fibrin clot and the camera lens, distort the real picture of the coagulation process and the results of computer analysis.

Кроме того, чашечку с налитой плазмой заранее нужно снабдить активатором (стеклянным шариком), герметично закрыть, опустить в термостатируемую камеру, закрепить там и только после этого начинать измерение. При этом из анализа выпадает регистрация начальной фазы свертывания, важной для качественного проведения анализа.In addition, the cup with the poured plasma must be provided with an activator (a glass ball) in advance, tightly closed, lowered into a thermostatically controlled chamber, fixed there and only after that start the measurement. In this case, the registration of the initial phase of coagulation, which is important for high-quality analysis, drops out of the analysis.

Во время заполнения плазмой горизонтально расположенной чашечки и помещения в нее активатора вся поверхность тонкого слоя плазмы, включая и зоны, непосредственно прилегающие к активатору, открыта для попадания в нее из окружающего воздуха посторонних частиц (например, пыли), которые также могут играть роль паразитных активаторов, искажающих результаты исследования.When a horizontally located cup is filled with plasma and the activator is placed in it, the entire surface of a thin plasma layer, including the zones immediately adjacent to the activator, is open for foreign particles (for example, dust) to enter into it, which can also play the role of parasitic activators distorting the results of the study.

Известно устройство для исследования характеристик свертываемости крови и ее компонентов (см., например, RU 2395812), содержащее термостатируемую камеру с узлом термостабилизации, внутри которой размещена емкость с исследуемым образцом и активатором, светодиоды, и регистрирующий модуль с видеокамерой. Термостатируемая камера заполнена жидкостью, имеет окно для съемки; в качестве емкости для исследуемого образца используют кювету удлиненной формы с активатором свертывания, в качестве которого используется тромбопластин (тканевый фактор свертывания), нанесенный на вставку, которую вставляют в кювету. С помощью светодиодов освещают содержимое кюветы и образующийся у активатора сгусток; цифровая камера размещена напротив окна и фиксирует растущий сгусток, а компьютер обрабатывает полученные данные. Кювета размещена в держателе, продольная ось которого расположена под углом 20-40° к вертикали, а стенки кюветы прозрачны для облучающего света.A device is known for studying the coagulability characteristics of blood and its components (see, for example, RU 2395812), comprising a thermostatically controlled chamber with a thermal stabilization unit, inside of which there is a container with a test sample and activator, LEDs, and a recording module with a video camera. Thermostatic chamber is filled with liquid, has a window for shooting; An elongated cell with a coagulation activator is used as a container for the test sample; thromboplastin (tissue coagulation factor) is applied onto the insert, which is inserted into the cell. Using LEDs, they illuminate the contents of the cuvette and the clot formed by the activator; a digital camera is placed opposite the window and captures a growing clot, and the computer processes the received data. The cell is placed in a holder, the longitudinal axis of which is located at an angle of 20-40 ° to the vertical, and the walls of the cell are transparent to the irradiating light.

Устройство работает следующим образом. После того как температура по всему объему плазмы установится одинаковой и конвекционные потоки в плазме прекратятся, в нее медленно погружают вставку, чтобы вещество, способствующее свертыванию и нанесенное на торец вставки, коснулось поверхности плазмы. Одновременно включают цифровую камеру, связанную с компьютером. В камеру через прозрачное окно и объектив начинают поступать изображения растущего у конца вставки фибринового сгустка.The device operates as follows. After the temperature across the entire volume of the plasma is established to be the same and the convection flows in the plasma cease, the insert is slowly immersed in it so that the coagulation agent deposited on the end of the insert touches the surface of the plasma. At the same time turn on the digital camera connected to the computer. Images of a fibrin clot growing at the end of the insert begin to enter the camera through a transparent window and the lens.

Данное устройство является наиболее близким к предложенному.This device is the closest to the proposed.

Основными недостатками известного устройства являются невысокая достоверность, точность и воспроизводимость проводимых исследований, их низкая производительность.The main disadvantages of the known device are the low reliability, accuracy and reproducibility of the research, their low productivity.

Полный анализ одного образца может достигать 2 часов. В условиях анализа большой партии образцов, имеющих ограниченный срок хранения, такой подход неприемлим.A complete analysis of one sample can reach 2 hours. In the analysis of a large batch of samples with a limited shelf life, this approach is unacceptable.

Использование водяного термостатирования приводит к усложнению конструкции кюветы, поскольку ее канал должен быть длинным для полного погружения части кюветы с исследуемым образцом в воду, что вызывает проблемы при заполнении кюветы, т.к. образец плазмы плохо затекает в глубокий узкий канал; и к усложнению конструкции устройства, что снижает достоверность проводимых исследований.The use of water temperature control complicates the design of the cuvette, since its channel must be long for the part of the cuvette with the test sample to be completely immersed in water, which causes problems when filling the cuvette, because a plasma sample does not flow well into a deep narrow channel; and to complicate the design of the device, which reduces the reliability of the research.

При нагреве исследуемых образцов происходит образование пузырьков газа в области регистрации, которые искажают сигнал светорассеяния от фибриново го сгустка.When the samples under study are heated, gas bubbles form in the detection region, which distort the light scattering signal from the fibrin bunch.

Регистрация изображения при использовании водяного термостатирования осуществляется сквозь слой термостатируемой жидкости, омывающей кювету, в котором могут находиться движущиеся пузырьки воздуха и другие включения, искажающие полученные данные.Image registration when using water temperature control is carried out through a layer of thermostatic liquid washing the cuvette, in which there may be moving air bubbles and other inclusions that distort the obtained data.

Запуск реакции свертывания путем введения в кювету вставки с иммобилизованном на ее торце активатором свертывания является дополнительным источником образования пузырьков воздуха, но уже непосредственно в измерительной кювете.Starting the coagulation reaction by introducing an insert with a coagulation activator immobilized at its end into the cuvette is an additional source of formation of air bubbles, but already directly in the measuring cuvette.

Еще один недостаток известного устройства был выявлен уже в процессе исследования данных больных, страдающих различными патологиями сердечнососудистой системы. В некоторых случаях рост фибринового сгустка происходил не только в зоне локализации активатора, а спонтанно в разных точках кюветы. Причина этого явления точно неизвестна, но, по-видимому, связана с геометрией кюветы, когда фибриновый сгусток растет сверху вниз и стремится оторваться от вставки под действием силы тяжести. Во многих случаях, когда наступает фаза лизиса фибринового сгустка, наиболее слабым местом сгустка становится его точка прикрепления к вставке. Именно в этой точке начинают проявляться первые признаки начинающегося лизиса, а фибриновый сгусток или его фрагменты утрачивает связь с неподвижной вставкой, и падают на дно кюветы. Результаты исследований становятся неопределенными.Another disadvantage of the known device was identified already in the process of studying the data of patients suffering from various pathologies of the cardiovascular system. In some cases, the growth of a fibrin clot occurred not only in the localization zone of the activator, but spontaneously at different points of the cell. The reason for this phenomenon is not known exactly, but, apparently, is associated with the geometry of the cell, when a fibrin clot grows from top to bottom and tends to tear itself away from the insert by gravity. In many cases, when the lysis phase of the fibrin clot begins, the weakest point of the clot becomes its attachment point to the insert. It is at this point that the first signs of the beginning lysis begin to appear, and the fibrin clot or its fragments loses its connection with the fixed insert and fall to the bottom of the cell. Research results are becoming uncertain.

Технической проблемой, решаемой посредством предлагаемого устройства, является расширение функциональных возможностей прибора.The technical problem solved by the proposed device is the expansion of the functionality of the device.

Технический результат состоит в повышении производительности и увеличении точности проводимых анализов, снижении трудоемкости исследования и себестоимости анализа.The technical result consists in increasing productivity and increasing the accuracy of the analysis, reducing the complexity of the study and the cost of analysis.

Для решения вышеуказанной проблемы предложено устройство для исследования пространственного свертывания крови и ее компонентов, содержащее термос татируемую камеру с узлом термостабилизации, внутри которой размещена емкость с исследуемым образцом и активатором, светодиоды, и регистрирующий модуль с видеокамерой, при этом, емкость с исследуемым образцом представляет собой планшет с лунками, на боковую поверхность которых нанесен активатор, а дно выполнено плоским и прозрачным, регистрирующий модуль размещен в термостатируемой камере под лунками планшета с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости по двум перпендикулярным направлениям и снабжен узлом круговой подсветки донышка лунки, представляющим собой диск с центральным отверстием и концентрически установленными на нем светодиодами и пластину с соосным отверстием, формирующим световой конус под донышком лунки, при этом термостатирование выполнено воздушным, а внутренняя поверхность термостатируемой камеры имеет рифленое покрытие из светопоглощающего материала.To solve the above problem, a device is proposed for studying the spatial coagulation of blood and its components, containing a thermally tatable chamber with a thermal stabilization unit, inside of which there is a container with a test sample and an activator, LEDs, and a recording module with a video camera, while a container with a test sample is a tablet with holes, on the side surface of which an activator is applied, and the bottom is made flat and transparent, the recording module is placed in a thermostatically controlled chamber under the wells of the tablet with the ability to move in a horizontal plane in two perpendicular directions and is equipped with a node for circular illumination of the bottom of the hole, which is a disk with a central hole and concentrically mounted LEDs on it and a plate with a coaxial hole that forms a light cone under the bottom of the hole, while thermostating is performed air, and the inner surface of the thermostatic chamber has a corrugated coating of light-absorbing material.

Узел термостабилизации может быть выполнен разными способами, но предпочтительно, что он содержит тепловой насос на основе элемента Пельтье, термодатчики и вентилятор.The thermal stabilization unit can be performed in different ways, but it is preferable that it contains a Peltier-based heat pump, temperature sensors, and a fan.

При этом, устройство снабжено кнопкой, размещенной на его корпусе, для обеспечения синхронизации момента впрыска исследуемого образца и точки отсчета для анализа кинетических кривых.At the same time, the device is equipped with a button located on its body to ensure synchronization of the injection moment of the test sample and the reference point for the analysis of kinetic curves.

При этом, предпочтительно, что длина волны светодиодов составляет (425-560) нм.In this case, it is preferable that the wavelength of the LEDs is (425-560) nm.

Выполнение емкости с исследуемым образцом в виде планшета с лунками, на боковую поверхность которых нанесен активатор, а дно выполнено плоским и прозрачным, размещение регистрирующего модуля в термостатируемой камере под лунками планшета с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости по двум перпендикулярным направлениям позволяет наблюдать рост фибринового сгустка практически в «чистом виде», в присутствии незначительной прослойки жидкой фазы между сгустком и средством наблюдения за ним. Данная прослойка не обладает экранирующими свойствами, что приводит к возможности надежного определения параметров роста сгустка в цельной крови, что недостижимо в известных устройствах. Возможно использование в качестве кюветы стандартного 96 луночного планшета, допускающего работу с многоканальными пипетками.The implementation of the container with the test sample in the form of a tablet with wells, on which the activator is applied, and the bottom is made flat and transparent, placing the recording module in a thermostatic chamber under the wells of the tablet with the possibility of moving in a horizontal plane in two perpendicular directions allows you to observe the growth of fibrin clot practically in “pure form”, in the presence of an insignificant layer of the liquid phase between the clot and the means of observing it. This layer does not have shielding properties, which leads to the possibility of reliable determination of the growth parameters of the clot in whole blood, which is unattainable in known devices. It is possible to use a standard 96-well plate as a cuvette, which allows working with multichannel pipettes.

При этом, выполнение емкости с исследуемым образцом в виде планшета с лунками позволяет работать с очень маленькими объемами плазмы или цельной крови (от 25 мкл для 96-луночного планшета), что расширяет диапазон используемых образцов. Эта возможность особенно актуальна при работе с кровью новорожденных или мелких лабораторных животных.At the same time, the implementation of the container with the test sample in the form of a tablet with wells allows you to work with very small volumes of plasma or whole blood (from 25 μl for a 96-well tablet), which expands the range of samples used. This feature is especially relevant when working with the blood of newborns or small laboratory animals.

Нанесение активатора свертывания только на внутреннюю боковую поверхность лунок, под которыми размещен регистрирующий модуль, включающий в себя видеокамеру, сфокусированную на внутренней стенке донышка лунки; а также то, что регистрирующий модуль установлен с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости по двум перпендикулярным направлениям и снабжен узлом круговой подсветки донышка лунки, представляющим собой диск с центральным отверстием и концентрически установленными на нем SMD светодиодами и пластину с соосным отверстием, формирующим световой конус под донышком лунки для наблюдения за растущим сгустком методом темного поля позволяет повысить точность и воспроизводимость проводимых анализов, посредством увеличение протяженности граничной линии между фибриновым сгустком и жидкой фазой, по сравнению с традиционными способами нанесения активатора на шариковый носитель или торцевую поверхность стрипа. Поскольку видеоанализу подвергается в первую очередь состояние граничной линии, ее удлинение, при прочих равных условиях, означает получение большего количества информации, что увеличивает точность анализа (в статистическом смысле).Application of the coagulation activator only on the inner side surface of the wells, under which a recording module is placed, which includes a video camera focused on the inner wall of the bottom of the hole; and also that the recording module is installed with the possibility of moving in a horizontal plane in two perpendicular directions and is equipped with a circular illumination unit for the bottom of the hole, which is a disk with a central hole and concentric SMD LEDs mounted on it and a plate with a coaxial hole forming a light cone under the bottom wells for observing a growing clot by the dark field method can improve the accuracy and reproducibility of the analyzes performed, by increasing the boundary line between the fibrin clot and the liquid phase, in comparison with traditional methods of applying the activator to a ball carrier or the end surface of the strip. Since the condition of the boundary line is primarily subjected to video analysis, its extension, all other things being equal, means obtaining more information, which increases the accuracy of the analysis (in a statistical sense).

В отличие от специализированной кюветы в известных приборах, рост фибринового сгустка в предложенном устройстве происходит от стенки лунки планшета к ее центру, как в кровеносном сосуде при повреждении его стенки. Рост сгустка происходит в горизонтальной плоскости планшета. При этом отсутствует сила, стремящаяся оторвать сгусток от стенки лунки с активатором. В результате анализ становится более точным.Unlike a specialized cell in known devices, the growth of a fibrin clot in the proposed device occurs from the wall of the well of the tablet to its center, as in a blood vessel with damage to its wall. Clot growth occurs in the horizontal plane of the tablet. However, there is no force tending to tear the clot from the wall of the hole with the activator. As a result, the analysis becomes more accurate.

Использование регистрирующего модуля, размещенного под донышком лунки и воздушного термостатирования, в отличие от водяного в известных устройствах, позволяет устранить паразитарное влияние пузырьков воздуха, особенно при работе с цельной кровью. Случается, что при добавлении жидкой фазы в лунку происходит захват пузырьков воздуха. Однако, поскольку видеокамера регистрирующего модуля сфокусирована на внутренней стенке донышка лунки, всплывшие пузырьки воздуха незначительно влияют на точность измерений. При этом, исключена возможность образования пузырьков между планшетом и регистрирующим модулем.The use of a recording module placed under the bottom of the well and air temperature control, in contrast to water in known devices, eliminates the parasitic effect of air bubbles, especially when working with whole blood. It happens that when the liquid phase is added to the well, air bubbles are captured. However, since the video camera of the recording module is focused on the inner wall of the bottom of the well, the pop-up air bubbles slightly affect the accuracy of the measurements. At the same time, the possibility of the formation of bubbles between the tablet and the recording module is excluded.

Как оказалась, длина волны излучающих светодиодов должна быть - (425-560) нм., что близко к максимуму поглощения гемоглобина. Это повышает контрастность изображения при работе с цельной кровью. Цельная кровь для таких длин волн является хорошей световой ловушкой, при том, что сам фибриновый сгусток в этом диапазоне длин волн отлично рассеивает свет, и хорошо виден. Это также повышает точность исследований.As it turned out, the wavelength of the emitting LEDs should be - (425-560) nm., Which is close to the maximum absorption of hemoglobin. This increases the contrast of the image when working with whole blood. Whole blood for such wavelengths is a good light trap, despite the fact that the fibrin clot itself in this wavelength range scatters perfectly and is clearly visible. It also improves the accuracy of research.

В прототипе в качестве теплоносителя использована оптически прозрачная жидкость. Ее основное достоинство - высокая теплоемкость, способствующая быстрому и равномерному прогреву измерительной кюветы. Однако на этом ее достоинства и заканчиваются. Жидкостной теплоноситель является источником пузырьков воздуха и грязи (при длительной эксплуатации) в камере.In the prototype, an optically transparent liquid was used as a coolant. Its main advantage is its high heat capacity, which contributes to the rapid and uniform heating of the measuring cell. However, this is where its merits end. The heat transfer fluid is a source of air bubbles and dirt (during prolonged use) in the chamber.

Выполнение узла термостабилизации воздушным и содержащим тепловой насос на основе элемента Пелтье, термодатчики и вентилятор повышает точность проводимых анализов и удобство эксплуатации устройства в целом. Более низкая теплоемкость воздуха по сравнению с жидкостной средой, а значит и пониженная способность к прогреву образцов, компенсируется интенсивной принудительной циркуляцией воздуха по всему объему термостатированной камеры. Температура воздуха непрерывно контролируется термодатчиками в разных точках камеры, а наличие ПИД- регулятора позволяет поддерживать температуру на заданном уровне.The implementation of the unit of thermal stabilization by air and containing a heat pump based on the Peltier element, temperature sensors and a fan increases the accuracy of the analyzes and the ease of operation of the device as a whole. The lower heat capacity of the air compared with the liquid medium, and hence the reduced ability to heat the samples, is compensated by intensive forced circulation of air throughout the volume of the thermostatically controlled chamber. Air temperature is continuously monitored by temperature sensors at different points in the chamber, and the presence of a PID controller allows you to maintain the temperature at a given level.

Кроме того, возможность воспользоваться при анализе многоканальной пипеткой и одномоментное заполнение множества лунок при точном соотнесении времени впрыска проб в лунки с началом реакции свертывания за счет снабжения устройства кнопкой размещенной на его корпусе, для синхронизации момента впрыска пробы и точки отсчета для анализа кинетических кривых также повышает точность анализа.In addition, the ability to use a multichannel pipette for analysis and the simultaneous filling of many wells with an exact correlation of the injection time of samples into the wells with the start of the coagulation reaction by supplying the device with a button located on its body to synchronize the injection moment of the sample and the reference point for kinetic curve analysis also increases accuracy of analysis.

Увеличение производительности производимых анализов по сравнению с аналогами происходит за счет следующего:The increase in productivity of the analyzes performed in comparison with analogues is due to the following:

регистрирующий модуль последовательно сканирует каждую лунку планшета. Интервал между просмотрами лунок составляет около 1 секунды. При использовании 96-луночного планшета и 8-ми канальной автоматической пипетки на просмотр стрипа планшета уйдет всего 8 секунд, а на просмотр всех стрипов планшета около 96 секунд. Это максимальный период дискретизации при построении кинетических кривых анализа при условии полной загруженности планшета. При среднем времени анализа около 3 часов каждая кинетическая кривая будет построена по 112 точкам, что вполне приемлемо. При меньшей загрузке планшета точность апроксимации кинетических кривых будет еще выше. Таким образом, по сравнению с аналогами, производительность устройства почти на два порядка выше.a recording module sequentially scans each well of the plate. The interval between hole views is about 1 second. When using a 96-well tablet and an 8-channel automatic pipette, it takes only 8 seconds to view the tablet’s strip, and about 96 seconds to view all the tablet’s strips. This is the maximum sampling period when constructing kinetic analysis curves provided that the tablet is fully loaded. With an average analysis time of about 3 hours, each kinetic curve will be plotted at 112 points, which is quite acceptable. With less tablet loading, the accuracy of the approximation of kinetic curves will be even higher. Thus, in comparison with analogues, the device performance is almost two orders of magnitude higher.

Предлагаемое устройство показано на чертежах, где на фиг. 1 схематично показана блок-схема устройства, на фиг. 2 - схематично - регистрирующий модуль, размещенный под донышком лунки.The proposed device is shown in the drawings, where in FIG. 1 is a schematic block diagram of a device; FIG. 2 - schematically - a recording module placed under the bottom of the hole.

Устройство для исследования локально-активированного свертывания крови и ее компонентов включает корпус 1, внутри которого размещена термостатируемая сам ера 2, блок питания 3 и микропроцессорный блок управления 4, подсоединенный к персональному компьютеру 5.A device for the study of locally activated coagulation of blood and its components includes a housing 1, inside which a thermostatically controlled EPA 2, a power supply 3, and a microprocessor control unit 4 connected to a personal computer 5 are placed.

Термостатируемая камера 2 имеет узел термостабилизации, который содержит тепловой насос 6 на основе элемента Пельтье, термодатчики 7, вентилятор 8; плгншет 9 с лунками 10, на боковую поверхность которых в нижней части нанесен активатор 11 (например, тромбопластин). Дно 12 лунок 10 выполнено плоским и прозрачным.Thermostatic chamber 2 has a thermal stabilization unit, which contains a heat pump 6 based on a Peltier element, temperature sensors 7, fan 8; plate 9 with holes 10, on the lateral surface of which in the lower part an activator 11 is applied (for example, thromboplastin). The bottom of the 12 holes 10 is made flat and transparent.

Термостатируемая камера 2 имеет регистрирующий модуль 13 с видеокамерой 14. который установлен с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости по двум перпендикулярным направлениям под лунками 10 планшета 9 с помощь о блока перемещения 15.The thermostatic chamber 2 has a recording module 13 with a video camera 14. which is mounted with the possibility of moving in a horizontal plane in two perpendicular directions under the holes 10 of the tablet 9 with the help of the movement block 15.

Регистрирующий модуль 13 снабжен узлом круговой подсветки донышка 12 лунки 10, представляющим собой диск 16 с центральным отверстием 17 и концентрически установленными на нем светодиодами 18. Регистрирующий модуль 13 имеет пластину 22 с соосным отверстием 19, формирующим световой конус под донышком 12 лунки 10.The recording module 13 is equipped with a circular illumination unit of the bottom 12 of the hole 10, which is a disk 16 with a central hole 17 and LEDs concentrically mounted on it 18. The recording module 13 has a plate 22 with a coaxial hole 19 forming a light cone under the bottom 12 of the hole 10.

Внутренняя поверхность термостатируемой камеры 2 имеет рифленое покрытие 20 из светопоглощающего материала, выполняющее роль световой ловушки.The inner surface of the thermostatically controlled chamber 2 has a corrugated coating 20 of light-absorbing material, which acts as a light trap.

Устройство имеет кнопку 21 для обеспечения синхронизации момента впрыска исследуемого образца и точки отсчета начала анализа.The device has a button 21 to ensure synchronization of the injection moment of the test sample and the reference point of the beginning of the analysis.

Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.

В термостатируемую камеру 2 устройства помещают планшет 9 с лунками 10. на боковую поверхность которых нанесен активатор 11; предварительного прогревают его в течении заданного времени. Затем с помощью многоканальной пипетки в лунки 10 планшета 9 добавляют испытуемые образцы крови или ее компонентов и фиксируют этот момент нажатием на кнопку 21. Образцы крови или ее компонентов также предварительно прогревают до рабочей температуры. С момента нажатия кнопки 21 осуществляют непрерывный просмотр всех лунок 10 за счет перемещения регистрирующего модуля 13, собирают видеоданные, анализируют их. Просмотр лунки означает захват видеокамерой 14 нескольких кадров плоского донышка 12 лунки 10 и передачи этих кадров в персональный компьютер для последующего видеоанализа. Видеоанализу подвергается весь кадр. Результатам видеоанализа является получение количественных и качественных характеристик роста фибринового сгустка и его лизиса. Обычно определяют лаг-период, начальную и максимальную скорости роста сгустка, время начала проявления признаков фибринолиза, наличие в жидкой фазе спонтанных сгустков фибрина и еще ряд других характеристик. Заключительным этапом анализа является формирование отчета о характеристиках свертывания в каждой лунке.In the thermostatic chamber 2 of the device, a tablet 9 with holes 10 is placed. On the side surface of which the activator 11 is applied; pre-warm it for a predetermined time. Then, using a multichannel pipette, test samples of blood or its components are added to wells 10 of tablet 9 and this moment is fixed by pressing button 21. Samples of blood or its components are also preheated to operating temperature. From the moment the button 21 is pressed, they continuously view all the holes 10 by moving the recording module 13, collect the video data, analyze it. Viewing a hole means capturing with a video camera 14 several frames of a flat bottom 12 of a hole 10 and transferring these frames to a personal computer for subsequent video analysis. The entire frame is subjected to video analysis. The results of video analysis is to obtain quantitative and qualitative characteristics of the growth of a fibrin clot and its lysis. The lag period, the initial and maximum clot growth rates, the onset of the onset of signs of fibrinolysis, the presence of spontaneous fibrin clots in the liquid phase, and a number of other characteristics are usually determined. The final step in the analysis is to generate a report on the coagulation characteristics in each well.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет расширить функциональные возможности прибора, повысить производительность и увеличить точность, проводимых на приборе анализов, при снижении трудоемкости исследования и себестоимости анализа.Thus, the proposed device allows you to expand the functionality of the device, increase productivity and increase the accuracy of the analysis performed on the device, while reducing the complexity of the study and the cost of analysis.

Claims (4)

1. Устройство для исследования пространственного свертывания крови и ее компонентов, содержащее термостатируемую камеру с узлом термостабилизации, внутри которой размещена емкость с исследуемым образцом и активатором, светодиоды, и регистрирующий модуль с видеокамерой, отличающееся тем, что емкость с исследуемым образцом представляет собой планшет с лунками, на боковую поверхность которых нанесен активатор, а донышко выполнено плоским и прозрачным, регистрирующий модуль размещен в термостатируемой камере под лунками планшета с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости по двум перпендикулярным направлениям и снабжен узлом круговой подсветки донышка лунки, представляющим собой диск с центральным отверстием и концентрически установленными на нем светодиодами и пластину с соосным отверстием, формирующим световой конус под донышком лунки, при этом термостатирование выполнено воздушным, а внутренняя поверхность термостатируемой камеры имеет рифленое покрытие из светопоглощающего материала.1. A device for the study of spatial coagulation of blood and its components, containing a thermostatically controlled chamber with a thermal stabilization unit, inside of which there is a container with a test sample and an activator, LEDs, and a recording module with a video camera, characterized in that the tank with a test sample is a tablet with holes , on the side surface of which the activator is applied, and the bottom is made flat and transparent, the recording module is placed in a thermostatic chamber under the wells of the tablet with it can be moved horizontally in two perpendicular directions and is equipped with a circular illumination unit for the bottom of the hole, which is a disk with a central hole and concentrically mounted LEDs and a plate with a coaxial hole that forms a light cone under the bottom of the hole, while thermostating is done by air and internal the surface of the thermostatic chamber has a corrugated coating of light-absorbing material. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел термостабилизации содержит тепловой насос на основе элемента Пельтье, термодатчики и вентилятор.2. The device according to claim 1, characterized in that the thermal stabilization unit comprises a heat pump based on a Peltier element, temperature sensors and a fan. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено размещенной на его корпусе кнопкой для обеспечения синхронизации момента впрыска исследуемого образца и точки отсчета начала анализа.3. The device according to p. 1, characterized in that it is equipped with a button located on its body to ensure synchronization of the injection moment of the test sample and the starting point of analysis. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что длина волны светодиодов составляет (425-560) нм.4. The device according to claim 1, characterized in that the wavelength of the LEDs is (425-560) nm.
RU2018111718A 2018-04-02 2018-04-02 Blood and its components spatial coagulation studying device RU2682883C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018111718A RU2682883C1 (en) 2018-04-02 2018-04-02 Blood and its components spatial coagulation studying device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018111718A RU2682883C1 (en) 2018-04-02 2018-04-02 Blood and its components spatial coagulation studying device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2682883C1 true RU2682883C1 (en) 2019-03-22

Family

ID=65858594

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018111718A RU2682883C1 (en) 2018-04-02 2018-04-02 Blood and its components spatial coagulation studying device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2682883C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2722825C1 (en) * 2019-12-10 2020-06-04 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научный центр психического здоровья" Device for hemostasis status diagnostics
RU2750839C1 (en) * 2020-05-18 2021-07-05 Общество с ограниченной ответственностью "Меднорд-Техника" (ООО "Меднорд-Т") Apparatus and method for express estimation of aggregative activity of formed elements of blood
RU2779368C1 (en) * 2022-01-17 2022-09-06 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научный центр психического здоровья" Device for measurement of hemostasis parameters

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5591403A (en) * 1994-10-21 1997-01-07 International Technidyne Corporation Portable prothrombin time test apparatus and associated method of performing a prothrombin time test
RU46422U1 (en) * 2004-10-05 2005-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "ЭМКО" (ООО "ЭМКО") CUVETTES FOR DETERMINING THE TIME OF BLOOD COAGING
RU64785U1 (en) * 2007-01-23 2007-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "Бета Мед" (ООО "Бета Мед") BLOOD PLASMA TESTING PLANT
RU2395811C2 (en) * 2008-11-14 2010-07-27 Общество с ограниченной ответственностью "Медицинские инновации" Analysis tray for spatial coagulation of blood and components thereof
RU2395812C2 (en) * 2008-11-14 2010-07-27 Общество с ограниченной ответственностью "Медицинские инновации" Analysis device for spatial coagulation of blood and components thereof

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5591403A (en) * 1994-10-21 1997-01-07 International Technidyne Corporation Portable prothrombin time test apparatus and associated method of performing a prothrombin time test
RU46422U1 (en) * 2004-10-05 2005-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "ЭМКО" (ООО "ЭМКО") CUVETTES FOR DETERMINING THE TIME OF BLOOD COAGING
RU64785U1 (en) * 2007-01-23 2007-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "Бета Мед" (ООО "Бета Мед") BLOOD PLASMA TESTING PLANT
RU2395811C2 (en) * 2008-11-14 2010-07-27 Общество с ограниченной ответственностью "Медицинские инновации" Analysis tray for spatial coagulation of blood and components thereof
RU2395812C2 (en) * 2008-11-14 2010-07-27 Общество с ограниченной ответственностью "Медицинские инновации" Analysis device for spatial coagulation of blood and components thereof

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2722825C1 (en) * 2019-12-10 2020-06-04 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научный центр психического здоровья" Device for hemostasis status diagnostics
RU2750839C1 (en) * 2020-05-18 2021-07-05 Общество с ограниченной ответственностью "Меднорд-Техника" (ООО "Меднорд-Т") Apparatus and method for express estimation of aggregative activity of formed elements of blood
RU2779368C1 (en) * 2022-01-17 2022-09-06 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научный центр психического здоровья" Device for measurement of hemostasis parameters

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5592144B2 (en) Coagulation activity measuring apparatus and measuring method
JP2021009153A (en) Low volume coagulation assay
US20110045993A1 (en) Microfluidic device for assessing object/test material interactions
US6241663B1 (en) Method for improving non-invasive determination of the concentration of analytes in a biological sample
RU2682883C1 (en) Blood and its components spatial coagulation studying device
WO2000053086A9 (en) Method for determining analyte concentration using periodic temperature modulation and phase detection
JPH09504372A (en) Device and method for analyzing viscosity change of fluid sample
US9958430B2 (en) Device for monitoring spatial coagulation of blood and of components thereof
CN104220171A (en) Perfusion device, corresponding apparatus using said perfusion device and method to analyze the thrombotic-ischemic and hemorrhagic pathology
RU2395812C2 (en) Analysis device for spatial coagulation of blood and components thereof
AU2014348333B2 (en) Portable coagulation monitoring devices, systems, and methods
EP0129425B1 (en) Method and apparatus for measuring haemostasis and thrombolysis
RU77144U1 (en) DEVICE FOR NON-INVASIVE DETERMINATION OF BLOOD PARAMETERS
US20210072127A1 (en) Non-destructive sampling device for extraction of a marker
RU64785U1 (en) BLOOD PLASMA TESTING PLANT
RU2395811C2 (en) Analysis tray for spatial coagulation of blood and components thereof
US20240053368A1 (en) Method for evaluating blood parameters
US20240050033A1 (en) Perfusion device for evaluating blood parameters
EA037013B1 (en) Device for monitoring the spatial and temporal dynamics of thrombin
EP4264259A1 (en) Method for analyzing individual cells or particulates in blood using fluorescence
US20240003920A1 (en) Portable coagulation monitoring devices, systems, and methods
Tatsumi et al. THERMAL CHARACTERISTICS MEASUREMENT OF FIBRIN REACTION AND CLOT FORMATION IN VENOUS THROMBUS USING MICROCHANNEL FLOW
Tatsumi et al. THERMAL CHARACTERISTICS OF FIBRIN CLOT FORMATION IN VENOUS THROMBUS

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200403

HE4A Change of address of a patent owner

Effective date: 20201230

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20210112