8 семестр / идз медпасик
.pdfМИНОБРНАУКИ РОССИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)
Кафедра биотехнических систем
ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ по дисциплине «Медицинские приборы, аппараты, системы и
комплексы» Тема: «Определение глюкозы крови поляриметрическим методом»
Студентка гр. 0501 |
|
Слободина Ю.А. |
Преподаватель |
|
Садыкова Е. В. |
Санкт-Петербург
2024
1. ВИД АНАЛИЗА, ПОДЛЕЖАЩИЙ ПРИБОРНОМУ ОСНАЩЕНИЮ
Аналитическая методика: с помощью поляриметра определяем концентрацию глюкозу мочи при использовании свойства раствора глюкозы вращать плоскость поляризованного луча вправо. Угол вращения плоскости поляризации пропорционален концентрации глюкозы в растворе.
Тип пробы: БП– моча БО.
Материалы и реактивы необходимые для анализа: БП– моча 10мл, 1 мл
30 % раствора ацетата свинца Pb(CH3COO)2, несколько капель уксусной кислоты CH COOH.
Оборудование для проведения анализа: поляриметр, пипетка 1 мл,
пробирка 20 мл, проба с БП.
2
2. ПРОЦЕДУРА АНАЛИЗА ОТ ВЗЯТИЯ БП ДО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ
Таблица 1 – Группы операций и преобразований лабораторного исследования
Этап |
|
Группа |
Содержание операций |
Объект |
Примеры конкретных операций |
|
|
и преобразований |
преобразования |
||||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Сбор мочи в специализированную |
|
|
|
|
|
|
ёмкость не ранее 2 часов до |
|
|
2 |
|
Отбор, хранение, |
БП |
исследования. Глюкоза в моче |
Доаналитический |
|
|
доставка пробы |
стабильна при комнатной температуре и |
||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
4–8 °С в течение 2 ч, при минус 20 °С – |
|
|
|
|
|
|
в течение 48 ч. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Подготовка |
|
Стерилизация пробирок, пипеток и |
|
|
|
|
лабораторного |
|
||
|
1 |
|
БП |
прочих используемых ёмкостей. |
||
|
|
|
оборудования и |
|||
|
|
|
|
|
Калибровка анализатора. |
|
|
|
|
|
аппаратуры |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пробоподготовительн |
|
3 |
Мерные операции |
БП, реагенты |
Внести в пробирку 10 мл мочи. |
|
ый |
|
|
|
|
|
|
|
Направленные |
|
|
||
|
|
воздействия, |
|
Моча не должна содержать белок, но |
||
|
4 |
приводящие к |
БП |
если он имеется, то мочу кипятят и |
||
|
|
изменениям свойств |
|
фильтруют. |
||
|
|
вещества |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мерные операции и |
|
|
|
|
|
|
операции не |
|
К 10 мл мочи добавляют 1 мл 30 % |
|
|
|
|
приводящие к |
|
|
Аналитический |
|
|
|
БП, РС, |
раствора ацетата свинца, подкисленного |
|
|
|
3 |
изменению агрегатного |
|||
|
|
реагенты |
несколькими каплями уксусной |
|||
|
|
|
состояния или |
|||
|
|
|
|
кислоты, перемешивают и фильтруют. |
||
|
|
|
биохимических свойств |
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
вещества |
|
|
|
ПИП |
|
|
|
|
Трубку поляриметра наполняют |
|
|
|
|
|
прозрачным фильтратом, избегая |
||
|
с |
|
|
Контакт ПИП с |
|
попадания пузырьков воздуха, |
|
Контакт |
|
5 |
|
||
|
|
веществом реагента |
РС |
накрывают шлифованным стеклом, |
||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
помещают в аппарат и через 2–3 мин |
|
|
|
|
|
|
проводят последующие операции. |
|
|
Измерительный |
|
|
Линейные и |
|
|
|
|
|
нелинейные |
|
Усиление, измерение угла отклонения |
|
|
|
6 |
преобразования, |
Сигналы ПИП |
плоскости поляризации реакционной |
|
|
|
|
получение числового |
|
смесью. |
|
|
|
|
значения ФП |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Постанал итический |
|
|
|
Обработка и |
МБП |
Получаем зависимость концентрации |
|
7 |
|
интерпретация |
глюкозы в моче от угла поворота |
||
|
|
|
||||
|
|
|
результатов |
|
плоскости поляризации вправо. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3
3. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА БИОТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЛАБОРАТОРНОГО АНАЛИЗА
На рисунке 1 представлена структурная схема прибора поляриметра для определения концентрации глюкозы мочи.
Рисунок 1 – Структурная схема поляриметра с позиции БТС Принцип работы устройства:
Пациент производит сбор мочи в специализированную емкость – пробирка для биопробы (БП). Далее, пробирка помещается в кюветное отделение поляриметра. Полученные результаты выводятся дисплей. Далее,
врач смотрит результаты анализа и делает заключение, которое является средством воздействия на пациента.
4
4. КРИТЕРИИ ДЛЯ ВЫБОРА АНАЛИЗАТОРА
Медицинские задачи: определение концентрации глюкозы в моче для
контроля, диагностики и лечение сахарного диабета.
Внешние условия эксперимента: анализ проводится в КДЛ ЛПУ. В
экстренных случаях возможен полевой вариант.
Технические средства, необходимые для проведения анализа:
поляриметр, пипетки, пробирки.
Требуемый уровень подготовки персонала: для проведения процедуры регистрации ВА – техник лаборант КДЛ с уровнем образования, не ниже среднего образования, который ознакомлен к выполняемой методикой; для постановки диагноза по результатам исследования – врач с высшим медицинским образованием.
5
5. ОПИСАНИЕ МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ И ПЕРВИЧНОГО
ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
Физический принцип метода
Физический принцип, лежащий в основе работы поляриметра, основан на явлении оптической активности определенных веществ. Оптическая активность проявляется в способности некоторых веществ поворачивать плоскость поляризованного света при его прохождении через них. Это явление характерно для хиральных молекул, которые обладают неким зеркальным симметрическим отражением.
Поляриметр состоит из источника поляризованного света, образца с оптически активным веществом и анализатора, который позволяет измерить угол поворота плоскости поляризации света после прохождения через образец.
Когда поляризованный свет проходит через оптически активное вещество, плоскость колебаний света поворачивается в соответствии с оптической активностью вещества. Угол вращения зависит от природы вещества, его концентрации, толщины слоя, длины волны света и температуры. При измерении угла вращения одного и того же вещества в специальных кюветах при постоянной температуре его значение зависит только от концентрации.
Угол поворота плоскости поляризации раствором оптически активного вещества определяется законом Био:
α=[α]lС,
где α — угол вращения плоскости поляризации; l — длина кюветы; С — концентрация оптически активного вещества, [α]-показатель удельного вращения.
6
Цепь первичных преобразований
Цепь первичных преобразований представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 – Цепь первичных преобразований Источник света - чаще это натриевая лампа или лампа накаливания с
тепловым экраном для защиты образца от ИК излучения (для твердых деталей важно избегать термических деформаций, для жидкостей градиента плотности) и матовым стеклом, дающим равномерную засветку наблюдаемой области.
Светофильтр - элемент, выделяющий определенную область в спектре,
так как наблюдать приходится монохроматический свет. Таким элементом может быть пластина из фильтрующего вещества или призма.
Поляризатор-устройство для преобразования естественного света в плоскополяризованный.
Анализатор-прибор для исследования вращения плоскости поляризации-специальной призмы или пластины, изготовленные из различных минералов (призма Николя изготовлена из исландского шпата).
Далее это все поступает на приемник излучения.
Принцип работы поляриметра:
Свет от источника излучения распространяется в различных плоскостях (в виде конуса). При прохождении через светофильтр свет,
попадает на призму - поляризатор и становиться линейно поляризованным.
При прохождении излучения сквозь образец, обладающий оптической
7
активностью, происходит вращение вектора поляризации. Это излучение только частично пропускается анализатором. По тому, какая часть излучения пропущена, судят о содержании в образце оптически активных веществ.
Основные технические характеристики выбранного первичного
измерительного преобразователя
1. Светодиод
Максимум поглощения находится на дине волны 589 нм. В качестве такого излучателя был выбран светодиод GNL-3014UYC.
Рисунок 3 – Светодиод GNL-3014UYC
Таблица 2 – Основные технические характеристики светодиода GNL3014UYC
Характеристика |
Значение |
|
|
Цвет свечения |
желтый |
|
|
Длина волны, нм |
589 |
|
|
Максимальное прямое напряжение |
2 |
,В |
|
|
|
Максимальная сила света Iv |
1000 |
макс.,мКд |
|
|
|
при токе Iпр.,мА |
20 |
|
|
2.Тонкопленочный поляризатор/ анализатор
Вкачестве поляризатора был выбран тонкопленочный поляризатор
11B00UP.25.
8
Тонкопленочный поляризатор представлен на рисунке 4.
Рисунок 4 – Тонкопленочный поляризатор 11B00UP.25
Таблица 3 – Технические характеристики тонкопленочного поляризатора
11B00UP.25
Характеристика |
Значение |
|
|
Диапазон длин волн, нм |
500-700 |
|
|
Толщина, мм |
3.2 |
|
|
Угол падения |
70 ±2° |
|
|
9
6. ПОСТРОЕНИЕ ЦЕПИ ВТОРИЧНОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
Структурная схема цепи вторичного измерительного преобразователя представлена на рисунке 5.
Рисунок 5 – Структурная схема вторичного измерительного преобразователя Принцип работы схемы:
Исследуемое излучение проходит через анализатор и попадает на фотоприемник. Анализатор вращается с постоянной угловой скоростью вокруг оптической оси. При прохождении исследуемого пучка через анализатор оптический сигнал модулируется на удвоенной частоте.
Электрический сигнал с фотоприемника усиливается предварительным усилителем и поступает на блок автоматической регулировки усиления
(АРУ) . С помощью блока АРУ сигнал нормируется по несущей частоте.
С выхода блока АРУ сигнал поступает на детектор и фильтр,
подавляющий несущую частоту и выделяющий частоту огибающей сигнала
2 . С фильтра сигнал поступает на блоки детектор и индикатор степени поляризации и усилитель. Напряжение на выходе детектора и отклонение стрелки индикатора пропорциональны степени поляризации исследуемого излучения.
10