устройство для исследования вязких свойств крови и способ его применения

Формула изобретения

1. Устройство для одновременного измерения вязких и агрегационных свойств крови, содержащее соосные статор двигателя, внешний прозрачный цилиндр и внутренний цилиндр, свободноплавающий в находящейся в зазоре крови, с наружной стороны внешнего цилиндра установлены источник света и фотоприемник для измерения интенсивности обратного рассеянного света от слоя крови, отличающееся тем, что с наружной стороны внешнего цилиндра расположен датчик, выполненный с возможностью регистрации момента остановки вращения внутреннего цилиндра, а процессор выполнен с возможностью изменения частоты вращения внешнего цилиндра, фиксации датчиком момента остановки свободноплавающего цилиндра и проведения измерений интенсивности и расчета вязких и агрегационных свойств крови.

2. Способ одновременного измерения вязких и агрегационных свойств крови, заключающийся в приведении во вращение свободноплавающего цилиндра посредством магнитного поля статора, измерении интенсивности обратного светорассеяния в момент его остановки и регистрации кривой изменения интенсивности во времени, вычислении и построении кривых кажущейся вязкости крови, напряжения сдвига, среднего размера, скорости и времени образования эритроцитарных агрегатов, посредством процессора, отличающийся тем, что свободноплавающий в крови цилиндр является внутренним и установлен с зазором во внешнем цилиндре, который приводят во вращение с частотой, задаваемой частотой тока статора, при этом внутренний цилиндр вращается в противоположном направлении, изменяют частоту тока статора до остановки внутреннего цилиндра при достижении баланса моментов сил, создаваемых магнитным полем статора и вязких сил крови на стенке свободноплавающего внутреннего цилиндра, момент его остановки фиксируют датчиком для формирования управляющего сигнала проведения измерений интенсивности обратного светорассеяния и частоты тока статора, по которым в соответствии с калибровкой по жидкостям с известной вязкостью вычисляют кажущуюся вязкость крови и напряжение сдвига, определяют средний размер эритроцитарных агрегатов, по которым строят кривые течения крови и эритроцитарных агрегатов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к реологии крови (гематология, физиология, биофизика, клиническая гемореология), а именно к биомеханическим свойствам крови.

Известны устройства для определения вязкости жидкости, в частности крови, состоящие из двух соосных цилиндров, из которых внешний цилиндр неподвижный, а внутренний свободно плавает в жидкости (крови), находящейся между цилиндрами:

1. В.Н.Захарченко, Авторское свидетельство СССР № 16851818/П, 1965 г., Б № 4.

2. Н.А.Добровольский и др., Авторское свидетельство СССР № 779862 1980 г.

В конструкции В.Н.Захарченко крутящий момент задается вращением цилиндрической мешалки, опущенной в вязкую жидкость, передающую крутящий момент и находящуюся в свободноплавающем цилиндре. Измеряемой величиной является время одного оборота свободноплавающего цилиндра. Недостатками этого устройства являются:

1. Необходимость жесткой термостабилизации, так как вязкость передающей момент жидкости зависит от температуры.

2. Трудности точного измерения времени одного оборота, особенно при низких, (порядка 1 с^-1) и высоких (более 100 с^-1) скоростях сдвига при работе с кровью.

3. Невозможность одновременного определения вязких и агрегационных параметров крови.

4. Необходимость периодической замены передаточной жидкости.

В устройстве Н.А.Добровольского свободноплавающий электропроводящий стакан вращается под действием вращающегося магнитного поля статора двигателя, находящегося снаружи неподвижного внешнего цилиндра.

Недостатки устройства Н.А.Добровольского:

1. Невозможность точного задания скорости сдвига при их низких значениях (порядка 1 с^-1).

2. Невозможность измерять агрегационные (микрореологические) параметры крови.

Изобретение направлено на расширение возможностей метода вискозиметрии путем одновременного измерения не только всех вискозиметричиских параметров, характеризующих микрореологические свойства крови, но и измерение параметров, характеризующих кинетику агрегации эритроцитов, гидродинамическую прочность эритроцитарных агрегатов различного размера. Устройство позволяет получать кривые течения крови, как зависимость среднего размера эритроцитарных агрегатов от напряжения сдвига или вязкости крови. Это достигается тем, что с наружной стороны внешнего цилиндра установлены источник света и фотоприемник для измерения интенсивности обратно рассеянного света от слоя крови, а с наружной стороны внешнего цилиндра расположен датчик, выполненный с возможностью регистрации момента остановки вращения внутреннего цилиндра, а процессор выполнен с возможностью изменения частоты вращения внешнего цилиндра, фиксации датчиком момента остановки свободноплавающего цилиндра и проведения измерений интенсивности рассеянного света и расчета вязких и агрегационных свойств крови.

Способ одновременного измерения вязких и агрегационных свойств крови заключается в приведении во вращение свободноплавающего цилиндра посредством магнитного поля статора, измерении интенсивности обратного светорассеяния в момент его остановки и регистрации кривой изменения интенсивности во времени, вычислении и построении кривых кажущейся вязкости крови, напряжения сдвига, среднего размера, скорости и времени образования эритроцитарных агрегатов посредством процессора, отличающийся тем, что свободноплавающий цилиндр является внутренним и установлен с зазором во внешнем цилиндре, который приводят во вращение с частотой, задаваемой частотой тока статора, при этом внутренний цилиндр вращается в противоположном направлении, измеряют частоту тока статора до остановки внутреннего цилиндра при достижении баланса моментов сил, создаваемых магнитным полем статора и момента вязких сил крови на стенке свободноплавающего внутреннего цилиндра, момент его остановки фиксируют датчиком для формирования управляющего сигнала проведения измерений интенсивности обратного светорассеяния и частоты тока статора. Источник света формирует луч света, который рассеивается текущей в зазоре между цилиндрами кровью, причем фотоприемником регистрируется только та часть рассеянного света, которая направлена под углом 180° относительно падающего луча (обратное светорассеяние). Автоматически измеряемые по встроенной программе величины обрабатываются компьютером в соответствии с калибровкой прибора эталонными ньютоновскими жидкостями с известной вязкостью. В соответствии с Программами управляющий компьютер строит кривые течения крови: _a= _a( ), = ( ), ( )=<N>( ), где _a - кажущаяся вязкость, - напряжение сдвига, - скорость сдвига,<N> - средний размер агрегатов. Вычисляются все параметры, рекомендуемые Реологическим обществом.

Преимущество предложенного в Заявке «Устройства» и «Способа» состоит в следующем:

1. Полнота описания макро и микрореологических свойств крови.

2. Значительное сокращение времени определения всех гемореологических параметров крови.

3. Точное задание необходимой скорости сдвига, как необходимого условия стандартизации измерений.

4. Полная автоматизация измерений от введения пробы крови до распечатки протокола с результатами.

5. Простота пользования прибора, не требующая высокой квалификации оператора.

6. Возможность расширения параметров, характеризующих суспензионную стабильность крови путем введения дополнительной программы: измерения деформационной способности эритроцитов и тиксотропии крови.

Перечень фигур

На фиг.1 представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит внешний прозрачный цилиндр (1), вставленный в стакан (2), находящийся на оси шагового двигателя (3). Внутренний цилиндр (4), свободно плавающий в анализируемой пробе крови (5), может вращаться под воздействием магнитного поля статора (6). С наружной стороны внешнего цилиндра (1) расположены источник света (7) и фотоприемник (8) причем фотоприемником регистрируется только та часть рассеянного света, которая направлена под углом 180° относительно падающего луча (обратное светорассеяние), а также датчик (9), регистрирующий момент остановки вращения внутреннего цилиндра (4).

На Фиг.2 представлен график зависимости кажущейся вязкости крови от логарифма среднего размера эритроцитарных агрегатов Ln<N> до (1 и 2) и после (1¹ и 2¹) плазмафереза.

На Фиг.3 показаны кривые течения крови и эритроцитарных агрегатов в стандартных Кессоновских координатах . Напряжение сдвига на левой абсцисе рассчитано как , где I₀ и I(&) - интенсивности светорассеяния, а & - скорость сдвига (сек^-1).

Способ одновременного измерения вязких и агрегационных свойств крови описан на примерах конкретного исполнения:

Пример 1. Кровь стабилизированная Трилоном Б помещается в кювету устройства (Фиг.1). В соответствии с программой последовательно задаются скорости сдвига ( ) от 1 до 125 обратных секунд измеряется интенсивность обратного светорассеяния (I) и частота генератора при остановке внутреннего цилиндра. На Фиг.2 хорошо видна линейная зависимость между измеренной кажущейся вязкостью крови и логарифмом среднего размера агрегатов, что подтверждается существующей теорией. Эта зависимость не нарушается при проведении больному процедуры плазмафереза.

Пример 2. Кровь в соответствии с Примером 1 подвергается той же процедуре исследования. На Фиг.3 видно, что течение эритроцитарных агрегатов полностью соответствует эмпирическому закону Кессона, который установлен для крови еще в 60-х годах прошлого века, что подтверждает возможность исследования кривой течения крови, как зависимость размеров агрегатов от напряжения сдвига.