SU1192788A1

SU1192788A1 - Сцособ определения осмолярности биологических жидкостей и устройство для его осуществления.

Info

Publication number: SU1192788A1
Application number: SU833695349A
Authority: SU
Inventors: Lev M Ananev; Vitalij D Slepushkin; Yakov S Pekker; Sergej P Parakhin; Oleg S Umanskij
Original assignee: Tomsk Polt I; Sib V Kardiologicheskogo Nauch
Priority date: 1983-11-29
Filing date: 1983-11-29
Publication date: 1985-11-23

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к способам и устройствам для исследования -физико-химических свойств биологических жидкостей с диагностическими целями, .и может быть использовано для определения осмолярности биологических жидкостей (плазмы, мочи и т.д.) с целью диагностики заболеваний, связанных с нарушениями водно-солевого обмена, а также при биохимических и биофизических исследованиях в различных областях медицины (токсикологии, хирургии и т.д.).

Целью изобретения является повышение точности измерений при уменьшении объема пробы, необходимого для анализа, повышение воспроизводимости результатов измерений, повышение надежности устройства для измерения осмолярности.

На фиг. 1 представлен закон изменения температуры вещества пробы (кривая I - Н^О, кривая II - исследуемая жидкость) во времени в течение одного цикла измерения*на фиг. 2 блок-схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

На исследуемую пробу в процессе охлаждения с момента начала охлаждения до момента начала кристаллизации воздействуют ультразвуковыми колебаниями и определяют величину понижения температуры кристаллизации исследуемого вещества по сравне2

нию с температурой кристаллизации эталонной жидкости, например чистого растворителя.

Прохождение звуковой волны в

5 веществе пробы вызывает акустические течения, имеющие вихревой характер, и проба равномерно перемешивается по всему объему. Скорость акустических течений пропорциональна коэффиЮ циенту поглощения звука.средой и его интенсивности. Интенсивность перемешивания пробы определяется мощностью вводимых в нее ультразвуковых колебаний. Большинство биоло15 гических жидкостей являются водйыми растворами электролитов, в которых растворенные вещества присутствуют в виде целых, частично или полностью диссоциированных молекул и в виде ассо20 циатов или коллоидных частиц. При .распространении ультразвуковой волны в пробе частицы вещества пробы совершают колебания около положения равновесия по отношению к среде в

25 целом, причем скорость этих колебаний выше скорости прохождения акустического течения. Движущиеся частицы пробы являются потенциальными центрами кристаллообразований и при достижений достаточно низкой температуры наращивание кристаллической фазы происходит преимущественно на них.

Для реализации способа мощность

ультразвуковых колебаний, обёспечи3

4

вающая активацию пробы и побуждение процесса кристаллизации, не должна вызывать при этом в пробе кавитационных явлений, из-за которых исследуемая жидкость меняет свои свойства ' и точное определение осмотической концентрации становится невозможным. На кривых I и И (фиг. 1) можно • выделить-следующие характерные участки: · 0-- вещество пробы остывает за счет отвода тепла через стенки кюветы, причем по мере уменьшения разности температур пробы и охлаждающего устройства скорость изменения температуры пробы уменьшается,' - при достижении темпе¹ ή

ратуры переохлаждения I начинается процесс кристаллизации, и темпера- . тура исследуемой жидкости резко повышается за-счет выделения теплоты кристаллизации от температуры переохлаждения до.температуры термодинамического равновесия между твердой и жидкой фазами и некоторое время остается практически постоянной (плато замерзания); максимальное значение установившейся температуры принимается за температуру кристаллизации, причем растворителис большой теплотой плавления (например, вода) дают почти идеальное плато замерзания, растворы же имеют, как правило, только температурный максимум (кривая II, момент времени £ζ ),’ -Ц- Ь (для кривой I) и £_г-£ (для кривой II) -’ после того,, как процесс кристаллизации завершается, т.е. все вещество пробы переходит в твердую фазу, начинается процесс остывания твердой фазы исследуемой пробы.

I

Как видно из фиг. 1, на кривой 7° -4(1) моментам начала процесса кристаллизации и термодинамического равновесия соответствуют точки, в которых производная функции°Т=£(£) . меняет знак или становится равной нулю. Поскольку значение сопротивления (в случае использования терморезистора) или термоЭДС (в слу-; чае использования термобатареи) термодатчика пропорционально температуре, на временных зависимостях этих величин Η_γ = Г({.) или Е^ - ά (£) ^{в те}~ чение одного цикла измерения можно выделить моменты начала процесса кристаллизации и термодинамического равновесия по изменению знака произ1192788

водной или равенству ее значения нулю.

Устройство содержит камеру 1 охлаждения, заполненную хладагентом 2, кювету 3 для размещения пробы 4 исследуемой жидкости, термодатчик 5, погружаемый в пробу 4 и соединенный с измерительной схемой 6, средство 7 регулирования температу10 ры хладагента 2,, излучатель 8 акус-. тических ультразвуковых колебаний, соединенный с выходом генератора 9 импульеов.

Излучатель 8, совместно с гене15 ратором 9 образуют побудитель процесса кристаллизации. Акустическая ось а Ъ диаграммы направленности излучения совпадает с осью кюветы 3.

Для определения величины осмо20 лярности исследуемую биологическую жидкость заливают в кювету 3, в центр пробы 4 помещается термодатчик 5, и кювета 3 с пробой 4 погружаются в хладагент 2, где происходит 25 охлаждение пробы. Температура в охлаждающем объеме задается и поддерживается автоматически с помощью средства 7 регулирования.

Б момент погружения· кюветы 3 30 с пробой 4 в хладагент 2 начинает работать генератор 9 импульсов, и излучатель 8, включенный в его выходную цепь, начинает излучать ультразвуковые колебания,которые,

$ распространяясь в пробе 4, вызывают в веществе·пробы акустические течения.

I

Акустические течения способствуют равномерному охлаждению исследуе4θ мой жидкости, а колеблющиеся относительно центра равновесия по отношению к окружающей среде частицы являются потенциальными центрами кристаллизации. В момент начала про45 цесса кристаллизации фиксируемый измерительной схемой 6 генератор 9 : импульсов отключается и излучатель 8 ультразвуковых колебаний прекращает работу. Момент термодинамического 50 равновесия между твердой и жидкой фазами, соответствующий истинной температуре кристаллизации исследуемого вещества, определяется измерительной схемой 6, сравнивается с 55 температурой кристаллизации чистого растворителя, и переводится в единицы измерения осмотической концентрации.

1192788 6

излучатель колебаний со сферической поверхностью излучения, дающей сферический или цилиндрический сходящийся 'ВОЛНОВОЙ фронт (*фиг .

Для получения большей интенсивности ультразвуковых колебаний в пробе по сравнению с интенсивностью у поверхности ультразвукового! излучателя возможно использовать

2 б/.

Фиг2

Claims

1. Способ определения осмолярности биологических жидкостей, включающий охлаждение пробы исследуемой биологической жидкости, регистрацию температуры кристаллизации и сопоставление с температурой кристаллизации эталонной жидкости/ о т л йчающийся тем, что, с целью повышения точности измерений при уменьшении объема пробы, охлаждение до момента начала кристаллизации проводят при непрерывном воздействии ультразвуковыми колебаниями с уровнем мощности, не вызывающим кавитационных явлений в исследуемой биологической жидкости.

§1

Фиг. 1

т

СО

кэ

м

00

1192788

2.. Устройство для определения осмолярности биологических жидкостей, содержащее кювету для размещения пробы исследуемой биологической жидкости, установленную в камере охлаждения, заполненной хладагентом, термодатчик, соединенный с измерительной схемой, средство регулирования температуры хладагента, генератор электрических импульсов и побудитель процесса кристаллизации, Отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений при уменьшении объема пробы, оно снабжено соединенным с генератором электрических импульсов излучателем ультразвуковых акустических колебаний, последний установлен в камере охлаждения, при этом ось направленности излучения совпадает с осью кюветы.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что, с целью получения требуемого уровня мощности излучения в объеме пробы при умень· шении мощности генератора электрических импульсов, излучатель выпол- нен сферическим, причем фокус сферы совпадает с центром кюветы.

1