3. Хроматографтардың медицинада қолданылуы.

Хроматограф- (грек. Chroma-түс, бояу және grapho- графия) бұл аспап хроматографиялық бөлінулерді және зат алмасуының анализдеуін, физико- химиялық әдіс бөлінулерін және алмасудың анализдеуін жүзеге асырады. Екі фаза арасындағы компоненттердің негізін анықтайды- қозғалысты(элюент) және қозғалыссыз.

Хроматографтың негізгі бөліміне кіреді:

11. сұлбаға кіретін зат алмасуларды зерттеу

12. хроматографиялық колонка

13. детектрлеуші құрылғы (детектр)

14. тіркеуші және термостаторлық сұлба

15. әртүрлі компоненттер үшін таңдау қабілеті және қабылдау

Қозғалмалы фазада хроматографтар газды және сұйықтықты болып бөлінеді. Хроматографта ең кең қолданылатын әдіс шығаратын хроматография.

Газдық хроматографтың жұмыс істеу сұлбасы: Газ тасушыға балоннан реттегіш шығын арқылы және үздіксіз қысым тұрақты және айнымалы жылдамдықта хроматографиялық колонка- трубкаға(диаметрі 2-5 мм және ұзындығы 1-10 м ) беріледі. Хроматографтың колонкасы сорбентпен және термостат қоспасымен толтырылған. Мүмкiндiк беретiн температураны қолдану (500˚С ға дейін).

Элюенттiң агрегаттық күйiмен сәйкестiк газды және сұйықты Х ажыратады. Жылжымайтын фазаның агрегаттық күйiне байланысты газдысы Х, газды-адсорбциялық (жылжымайтын фаза-қатты адсорбент) және газ және сұйықты (жылжымайтын фаза-сұйықтық), сұйықтықты Х болса. – сұйықтықты-адсорбциялық (немесе қатты-сұйықтықты) және сұйықтықты-сұйықтық болады. Соңғысы, сонымен қатар газ және сұйықты таратушы болып табылады Х. Қатты сұйықтық жұқа қабатты және қағазды жатады. Хроматографтар - зат қоспаларының препаратының (соның iшiнде өнеркәсiптiк) бөлiнуi және талдауы үшiн қолданылады. Айырық элюентпен бiрге заттар хроматографтың бағандарында талдауында олардың шоғырландыруы уақытында есепке алатын детекторлайтын құрылымның хроматографиялық бағанынан уақыттың әр түрлi аралықтары арқылы шығуға орнатылған. Бұл алынған нәтижеде шығу қисығын хроматограмма деп атайды. Талдау және заттардың бөлiнулерi үшiн, бу сияқты күйлерде ауыспалы жiктеулерсiз, қолдану ең үлкен газды алды Х., гели, азот, аргон, тағы басқа газдарды элюент ретiнде қолданады. Газды - адсорбциондық вариант үшiн Х. сорбент ретiнде (диаметрдiң бөлшектерi 0,1-0,5 мм ) алюмогелдердi, силикагелдер, молекулалық елеуiштер, кеуектi полимерлерді және тағы басқаларды пайдаланады, меншiктi бетпен сорбент 5-500 м/г. Гады-сұйықтық үшін Х. Сорбент (әбден қайнаған көмiрсутектер, күрделi эфирлер, силоксандар және тағы басқалар) 0, 5-5 м/г-шi және көп меншiктi бетi бар қатты сақтаушыға бiрнеше мкм жуандықтың қабыршақтың түрiндегi сұйықтың ұруларымен әзiрлейдi. адсорбциондық вариант үшiн температураның жұмыс шектерi Х. 70˚С ден 600˚С ге дейін, газды-сұйықтық үшін 20˚С ден 400˚С ге дейін. Газды Х. Заттарды бiрнеше см газға немесе мг (қатты) сұйыққа бөлуге болады; анализ уақыты бірнеше секундтан бірнеше сағатқа дейін.

Сұйық колоночкасына Х. ұшпа ерiткiштердi элюент ретiнде қолданады (мысалы, углеводород, эфир, спирт), жылжымайтын фаза ретiнде – силикагелдер (силикагелдер химиялық жолмен ұластырылған әр түрлi функционалдық топтардың беттерiнде соның iшiнде - спирттен жасалған эфир және тағы басқа), бiрнеше мкм дiң мына барлық сорбенттердiң бөлшектерiнiң алюмогелдер, кеуектi шынылар, өлшемi. Газды Х. Газдардың бөлiнуі үшiн қолданылады, зиянды заттардың қоспаларын анықтаулар ауада, суға, топыраққа, өнеркәсiптiк өнiмдерге; негізгі органикалық және мұнай-химиялық синтездің, газ шығаратын тотықтың, дәрілік препараттардың, сонымен бірге криминалистикадағы өнімдердің құрамын анықтайды. Марс атмосферасының анализін, күн жыныстарның органикалық заттарының теңестірілуі және космостың кемелердегі газ анализінің әдісі мен құрылғылары жасалған.Сұйықтықты Х. Биологиялық маңызды қосылыстарды, гормондардың, ақуызды, детергенттерді, дәрілік препараттардың, синтетикалық полимерлерді тазалау және бөлу анализдері үшін қолданылады. Жоғарғы сезімталды детекторларды қолдану өте кіші көлемді заттармен (10 11) соның ішінде ерекше маңызды биологиялық зерттеуде жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Газды хроматографтардың көптеп таралған детекторлы – термокондуктометрлік және ионизациялық. Бірішнің типтік мысалы ретінде жылу өткізу бойынша детектор (катарометр) онда көпірлік шынжырда жылу өткізуді өлшеу үшін екі ұяшық қосылған, олар арқылы газ-сақтаушының таза ағыны мен бинарлы қоспа ағып өтеді. Таза газ сақтаушы жылу өткізгіштен соңғы жылу өткізуден айырмашылығы: детектордың сезімтал элементі арқылы бинарлы қоспа өткенде – қыздырылған спираль10-80 Ом тосқауылмен – температура өзгереді және спираль тосқауылы компонент концентрациясына тәуелді. Бұндай детектор заттардың концентрациясын 10^-1 -10^-2 % шегінде анықтауға мүмкіндік береді. Ионизациялы детектордың басты бөлігі болып ионизациялық камера болып табылады, онда хроматографиялық бағанадан газ сақтаушы ағынымен түсетін молекулалардың ионизациясы жүреді. Зерттелетін затың ионизациясын сутегі жалынымен, гелий және аргон атомдарының метатұрақталарымен, баяу электрондармен және т.б. жүзеге асырады. Иондар қосымша тіркелген кернеу арқылы ионизациялық камераға ауысады, ол электрлік тоқтың пайда болуына алып келеді. Ионизациялық детектор заттардың концентрациясын 10^-4-10^-7 % шегінде анықтауға мүмкіндік береді. Термокондуктометрлік және ионизациялық детекторлар сезімталдығымен (зат концентрациясының минемалды анықталуы), таңдамалылығы (қоспадағы жеке компоненттерді таңдамалы анықтау мүмкіндігі), сигналдың концентрацияға тура тәуелділігі. Хроматографиялық сұйықтықта деференциялды схемада және ультракүлгін аймақта сіңіретін детектор арқылы қосылған детекторлы құрылғы ретінде ағынды рефрактометр қолданылады. Еріткіштің қозғалмалы фаза тартқышы безпульсационный жүйемен (қысымы 50Мн/м² дейін немесе 500кгс/см²), ал сынақты енгізу – микрощприц және ауыстырып қосу краны арқылы жүзеге асады. Хроматографиялық бағананың сұйықтықты хроматографтағы ұзындығы 1 м. Газды хроматографиялық детекторға қарағанда, сұйықтықты хроматографиялық детектор кіші сезімталдыққа ие(шамамен 2 қатарға). Зат концентрациясының нақты өлшенуі үшін детекторлар белгілі құрамды қоспа бойынша калибрлейді.

15.1. сурет. Газды хроматографияның принципиалды сұлбасы: 1 —инертті газды баллон; 2 — хромотографиялық колонкаға сынақ енгiзу үшiн құрылым; 3 — хромотографикалық колонка; 4 — термостат; 5 — детектор; 6 — түрлендіргіш сигнал; 7 — регистратор.

Медициналық техниканың, сонымен қатар биомедициналық өлшегіш техниканың дамуы, ғылымның жаңа жетістіктерін қолдануға негізделген. . Бұл дамулар интенсивті түрде болады, бұның айғағы яғни медициналық техника облысында жыл сайын тіркелетін патенттердің саны өсіп келеді тез дамитын аналогты көрсеткіштер компьютрлік техника мен радиотелевидение.

Аталған бағыттардағы зерттеулер мен өңдеулерді өткiзу биомедициналық өлшеу техниканы жаңа деңгейге көтеруге мүмкiндiк бередi.

№ 24 Емтихан билеті

1. Электромиографтар және басқа да өлшеу биопотенциалдары.

2. Рентген және гамма шығаруларының қабылдағыштары.

3. Лазерлер.

1. Медициналық электр өлшеуiш құралдар - бұл өлшеуіш құрылғысы, биоэлектр процесстерiнiң пайда болуындағы электр потенциалдарының (биопотенциалдар ) тiркелуi үшiн қолайлы құрылымдар.Бұл құралдар көмегiмен алынатын өлшеулiк ақпараттар үлкен диагностикалық мәндi береді.Қазiргi диагностика жүрек ауруларының биопотенциалдық өзгерiстерiнiң талдауында үлкен дәрежеде негiзделедi (грек Kardia – жүрек; grapho - жазамын) оны- электрокардиография зерттейді.Ми биопотенциалдарының өзгерiстерiн - электроэнцефалография (грек enkephalosтер - ми), бұлшық еттер - электромиография (грек mys— бұлшық еттер) зерттейді. Медициналық электр өлшеуiш құралдардың шығыс сигналының өзгеруінің белгісі специализорланған диаграммалық таспаға немесе аналогты цифрлы осциллограф түрiнде жазылады.Көп медициналық электр өлшеуiш құралдары микропроцессорлар немесе құралдардың мүмкiндiгiн айтарлықтай кеңейтетiн компьютерге қосуымен қамтамасыз етілген.

2. Рентгендік және гамма шағылысулар иондаушы шағылусушыларға қатысты, кванттар энергиясы мынадай болады: әр түрлі орталарға атомдар және молекулалар ионизациясының ортасына байланысты болады. Бұлар тірі организмдерге өміріне қаупін тигізеді, осы себептен де иондаушы шағылусышылардың ағынын бағалау арнайы шамалар қатары қолданылады.Шағылудың жұтылған мөлшері D – ионизацияланған шағылудың энергиясының байланысы WK массасынан Т жұтылатын ортасынан дейін: D= W/m. СИ жүйесіндегі бұл шаманың бірлігі [Дж/кг] және оның атауы Грей [Гр] болады. Жүйеге кірмейтін бірлік – рад (1Гр = 100рад). Жұтылған мөлшердің көлемі Р – уақыт бойынша жұтылу мөлшерінің бірлігі: P=D/t. Жұтылған мөлшердің көлемінің бірлігі [Гр/с] немесе [1рад/с]. Ионизацияланған шағылысудың жұтылған мөлшерін тікелей өлшеу, ережеге сәййкес, күрделенген және объектінің қасиеттері жайлы қосымша ақпарат алу байланыстылығы, шағылысуды жұтушы және осы спектрдегі шағылысушы, осы себептен де экспозицияланған түсінік қолданылады.Экспозиционды мөлшер Dэ – бір белгілі электрлік зарядтардың қосындысы, құрғақ ауа массасының бірлігінде шағылыстыруды орташа атмосфералық қысымда құралады. СИ жүйесінде экспозициялық мөлшер бірлігі ретінде кулон килограмм қатынасына алынады [Кл/Кг].Нақты уақытқа дейінгі аралықта жүйеге кірмейтін бірлік рентген [Р] қолданылады. Экспозиционды мөлшер 1Р – рентгендік шағылысудың мөлшері осындай, 2,083 *10⁹ жұп иондар 1см³ құрғақ ауадағы 760мм рт.ст. атмосфералық қысым (1Р=2,58 ден 10^-4 Кл/Кг). Экспозиционды мөлшердің қуаты Р_Э амперден килограмға [А/кг] мөлшерге ие бола алады немесе 1 секунд рентгенге [Р/с]. Төменде қарастырылатын жұмыстарда рентгендік және гамма шағылысушыларының қабылдағыштарында әр түрлі физикалық жағдайлар қолданылады, қатты заттарға және газ тәріздес ионизациялы ілестірушіге аталған шағылыстырушылармен әсер еткен кезде пайда болады. Ионизациялы қабылдағыштар (камералар). Ионизацияланған камералардың жұмыс істеу принципі газбен ионизацияланған шағылыстырушыларда негізделінеді, нәтижесінде газдарда еркін электрлік тасығыштар пайда болады. Ионизационды камера өзімен бірге конденсатор, газбен толтырылған (аргон, ксенон және т.б.). Ионизационды камералардағы электродтардың формаларына байланысты цилиндрлік, сфералық және жазық болып бөлінеді.

3. Лазерлер бірдей жиіліктегі фотон сәулесінің әсерінен молекуласының немесе қозған атомдар фотонын мәжбүрлеп жіберу базасында жұмыс істейтін сәуле көзіне ие. Бұл үрдістің ерекшелігі болып мәжбүрлеп жіберу кезінде пайда болатын фотон, жиілік фазасы, бағыты және поляризациясы бойынша оны шақырған ішкі фотондардың пайда болуымен бірдей. Бұл квантты генераторлардың мінсіз қасиетін анықтайды: кеңістік жіне уақыт бойынша жоғары когоренттілігі, жоғары монохроматтылығы сәулелену түйінінің жіңішке бағытталуы, қуат легінің улкен концентрациясының және өте аз көлемдерге фокусталу қабілеттілігі. Лазер әртүрлі белсенді орталар негізінде пайда болады газ текті, сұйық жіне қатты. Олар толқын ұзындығы 100 нМ-ден 1,2 мкм –ге дейінгі өте кең диапазонда сәулеленуді бере алады және үздіксіз, сонымен қатар импульсты режимде жұмыс істей алады. Лазер үш қағидалы маңызды түйіндерден тұрады: сәулелендіргіш, толтыру жүйесі және қорек көзінен, арнайы қосымша құрылғылар көмегімен жұмысы қамтамасыз етіледі.