Разработка прибора акустоэлектронной коагулометрии

Гемостаз – одна из основных функциональных систем организма. В связи с тем, что число заболеваний, связанных с системой гемостаза увеличивается, необходимо осуществлять диагностику заболеваний, контролировать процесс лечения, проводить прогнозирование, поэтому существует постоянная потребность в точной и оперативной информации о гемокоагуляции, что в свою очередь повышает требования точности и сокращения времени исследований.

По способу обнаружения сгустка выделяют:

-визуальное обнаружение сгустка;

-механические коагулометры;

-оптико-механические коагулометры;

-турбидиметрические коагулометры;

-нефелометрические коагулометры.

В настоящее время подавляющее большинство коагулологических тестов выполняется с использованием фотометрических методов. Однако необходимость предварительной подготовки пробы обусловливает целый ряд недостатков, что вынуждает обратиться к поиску нового способа регистрации времени образования сгустка.

Применение УЗ колебаний в тестах позволит получить следующие преимущества:

- сокращение расхода рабочего времени;

- возможность использовать малые объемы объекта исследования;

- незначительные возмущения равновесного состояния пробы;

- высокая чувствительность;

- отсутствие необходимости в дополнительной аппаратуре для подготовки пробы, что существенно снижает стоимость анализов.

Принимая во внимание результаты проведенных ранее экспериментальных исследований изменения параметров ультразвука в меловом коллоидном растворе (измерение коэффициента затухания ультразвука), и при прохождении через кювету с цельной кровью, а также результаты компьютерного моделирования прохождения ультразвука через многослойную структуру «полистирол – кровь – полистирол» (кювета с кровью), было предложено для контроля коагуляционных параметров крови использовать ультразвуковые колебания в виде полигармонического сигнала в диапазоне частот 100÷1000 кГц, с интервалом 100 кГц.

Цель работы - разработка прибора акустоэлектронной коагулометрии, позволяющего проводить коагулогические исследования.

На основании анализа требований, предъявляемых к параметрам ультразвуковых колебаний, применяемых для исследования биожидкостей, а также учитывая требования к технологичности и функциональности прибора, была разработана схема прибора акустоэлектронной коагулометрии.

Особенностью данной схемы является реализация генерации ультразвуковых колебаний в виде полигармонического сигнала. С этой целью было предложено использование микроконтроллера, частота внутреннего встроенного тактового генератора которого составляет 100МГц, а также имеются встроенный АЦП и таймер. Микроконтроллер осуществляет контроль времени образования фибринового сгустка. Вывод необходимой информации осуществляется посредством ЖКИ. Дополнительным средством индикации начала и конца измерения служит схема звуковой сигнализации.

Микроконтроллер генерирует импульсы с заданными параметрами. Одновремено производится запуск таймера, реализованного программно. Далее импульсы подаются на вход ЦАП, где происходит их преобразование в аналоговую форму. С токового выхода ЦАП сигнал подается ОУ, снимается в форме напряжения и подается УЗ-излучатель.

Далее сигнал проходит сквозь кювету с исследуемой пробой крови, частично поглощаясь и рассеиваясь, и попадает на УЗ-датчик, затем поступает на инструментальный усилитель DA3, с которого подается на пиковый детектор, для определения максимального значения амплитуды сигнала. Данное значение принимается микроконтроллером, где оцифровывается, обрабатывается и фиксируется как принятый сигнал.

Производится вычисление коэффициента передачи сигнала. Как только значение коэффициента передачи станет меньше программно заданного значения, микроконтроллер прекратит генерацию импульсов, таймер остановится, полученное время фиксируется и заносится в память микроконтроллера как время образования фибринового сгустка.

Для поддержания температуры в кюветном отделении в пределах 37±0,3°С используется блок термостабилизации.

Управление работой прибора производится при помощи набора кнопок.

Достоинством прибора является возможность передачи данных на ПК посредством интерфейса USB, реализованного с помощью микросхемы-драйвера преобразователя интерфейсов, а также возможность работы устройства от батарейного источника питания, от адаптера и от USB. Как основа для организации цепи питания и заряда литиево-ионных батарей используется однокристальная система управления питанием.

Таким образом, полученные результаты позволяют судить о том, что ультразвук может с успехом применяться для контроля коагуляционных параметров в скрининг-тестах, так как осуществляется без разрушения препаратов крови, не требует их дополнительной подготовки. Разработанное устройство отличается схематической простотой при широких функциональных возможностях.