Аналитическая техника в медицинских исследованиях.

Аналитическая техника в медицинских исследованиях.

Лекции.
Введение в электрические измерения.

В настоящее время в процессе измерения различных физических величин находят самое широкое применение электрические измерения, причем, различные электрические сигналы используются для обработки измерительной информации, а также вычислительных операций.

Обычно приходится сталкиваться с измерениями следующих параметров постоянного электрического тока: напряжение U, сила тока I, мощность W, активное сопротивление R.

Параметры переменного электрического тока: U, I, W, R, f (частота), L (индуктивность), C (емкость), M (взаимоиндукция), φ (сдвиг фазы).

Классификация средств электрических измерений.

Существует несколько признаков, по которым принято классифицировать средства электрических измерений.

1. По методу представления величин:

- аналоговые;

- цифровые;

- аналого-цифровые.

Аналоговыми называются устройства, в которых каждой физической величине ставится в соответствие непрерывный ряд значений другой величины.

Цифровые (дискретные) устройства – это устройства, в которых каждой физической величине ставится в соответствие некоторый код, например, комбинация электрических импульсов.

2. По принципу действия:

- механические (электронно-механические);

- термоэлектрические;

- электронные.

3. По использованному методу измерительного преобразования (методу измерений):

- по методу прямого измерения;

- по методу дифференцированного прямого измерения;

- по методу уравновешивающего измерительного преобразования;

- по методу развертывающего измерительного преобразования.

4. В зависимости от наличия вычислительных устройств:

- обычные;

- микропроцессорные.

Электромеханические приборы.

Принцип действия этих приборов основан на явлении взаимодействия проводника, по которому течет электрический ток, с магнитным полем. Различают:

§ магнитоэлектрические;

§ электродинамические;

§ электромагнитные;

§ электростатические измерительные приборы.

Чаще других используются магнитоэлектрические электроизмерительные приборы.

Биомедицинская аналитическая техника.

1. Попечитель Е.П.

2. Клиническая лабораторная аналитика /Под ред. Меньшикова В.В.

3. Медицинские лабораторные технологии. 2 тома. – 2002.

4. Долгов В.В. Фотометрия в лабораторной практике. 2004.

5. Шмаров Д.Д. Лабораторно-клиническое значение цитометрического анализа крови. 2004.

6. Козинец Г.И. Клетки крови. Современные технологии и их анализ.

7. Сидельникова В.И. Нелабораторная экспресс-диагностика. 2004.

8. Шурыгин И.А. Мониторинг дыхания. 2003.

9. Эггинс Б. Химические и биологические сенсоры. 2005.

10. Нолтинг Б. Новейшие методы исследования биосистем. 2005.

Некоторые понятия аналитической техники.

Анализ – разложение, расчленение; совокупность операций по определению состава чего-либо.

В биомедицинской практике обычно анализируют различные среды.

Анализируемая среда – среда, которая подвергается анализу. Эти среды также называют анализируемые смеси, анализируемые ткани, биожидкости, биосубстанции и биосубстраты.

Различают качественный и количественный анализ. Качественный анализ имеет целью определение типа веществ, составляющих анализируемую среду. Количественный анализ имеет целью определение относительного содержания отдельных составляющих анализируемой среды.

Медико-биологические показатели, определяемые при анализе.

Понятию «анализ» придается обычно более широкое значение, а именно, кроме определения содержания составляющих, также измеряют значение различных интегральных показателей.

Принято различать следующие биомедицинские показатели:

- физико-химические свойства (вязкость и др.);

- концентрация;

- состав;

- счетная концентрация;

- условные характеристики (отличаются от физико-химических свойств тем, что их значение зависит от устройства, на котором эти характеристики определяются).

Аналитическая техника – это технические средства, которые применяются для анализа, в данном случае для определения медико-биологических показателей.

Структурные схемы средств биомедицинской аналитической техники.

Известно, что измерительные приборы и измерительные преобразователи состоят из преобразовательных элементов, соединенных друг с другом в измерительную цепь.

Формы сигнала анализатора.

Сигнал в формы а) имеют анализаторы непрерывного действия, например, используемый на потоках.

Сигналы всех других форм обычно имеют либо анализаторы циклического действия, либо автоматические и полуавтоматические аналитические измерительные установки.

Сигнал б) имеет вид прямоугольного импульса, у которого информативным параметром является амплитуда U. Тц – время одного цикла анализа для автоматических систем или продолжительность анализа в лабораторных условиях.

Сигнал в) имеет вид кривой ошибок Гаусса. Здесь информативным параметром могут быть как амплитуда, так и площадь.

Сигнал г) имеет вид трапеции. Здесь информативными параметрами могут быть, помимо амплитуды U и площади S, еще и длительность импульсов Тu.

Сигнал д) характерен для некоторых специальных медицинских анализаторов.

Сигнал е) обычно имеет место при анализаторах многокомпонентных сред.

Каждый сигнал а), б), в) и т.д. в пределах одного анализа или цикла измерений несет информацию о соответствующем компоненте.

Анализ гетерогенных сред.

Гетерогенные (дисперсные) среды – неоднородные среды (жидкость, содержащая механические частицы, частицы воздуха или частицы другой жидкости, не смешивающиеся с основной средой).

 

 

I₁ = I₀ e ^–Kpδ (1)

Kp = (λ,V_ч, n C)

I₂ = a I₀ (2)

a= f (λ,V_ч, n C)

При прохождении электромагнитного слоя излучения гетерогенной среды имеет место следующие явления: прохождение, огибание, в случае, если λ_изл < d частицы- дифракция.

При просвечивании гетерогенной среды возникает два потока излучения:

1. Выходит из среды в направлении, совпадающим с направлением луча, создаваемого источником излучения (поток с интенсивностью I₁ .Он пропускается в приемник излучения ПИ1 и описывается уравнением 1)

2. Поток рассеянного излучения I₂ ,он может быть измерян под любым углом, однако, чаще измеряется под углом 90⁰ к направлению луча от источника. Появление этого потока связано с названным ранее явлениями – рассеяние, преломление, отражение.Описывается формулой 2.

 

Kp – показатель рассеивания, который является сложным и определяется экспериментальным путем функции длины волны λ, объема частицы V_ч

а- постоянный коэффициент, который является функцией от названных выше величин.

 

n- коэффициент преломления материальной частицы.

С – концентрация.

Анализаторы, которые используются в работе, выходящие из гетерогенной среды – турбидиметры.

Анализаторы, которые используют в работе рассеянное излучение, выходящее из гетерогенной среды – нефелометрами.

Фотоколориметры.

Существует много схем фотоколориметров. Наиболее важными являются фотоколориметры, построенные по схемам прямого измерительного преобразования и уравновешенного измерительного преобразования. Характерной особенностью фотоколориметров является то, что выбранная длина волны выделяется с помощью фильтров.

Фотоколориметр, реализующий прямое измерительное преобразование:

Здесь луч света от лампы 1 поступает в оптическую систему 2 и далее через один из фильтров Ф1 Ф2 Ф3, призму 3 и зеркала 4 направляется в 2 канала: измерительный и сравнительный. В этих каналах располагаются стеклянные кюветы 5, заполненные анализируемой средой, а 6 – эталонной средой. Оптическая плотность Dэт известна. Лучи, выходящие из кювет попадают в 2 идентичных по характеристикам фотоприемника(фотоэлемента, фотодиода), сигналы которых поступают на вход дифференциального усилителя 9, вычисляет их разность и усиливает разность сигналов. Выходящий сигнал дифференциального усилителя 9 подается на аналоговый или цифровой вольтметр 10 и описывается фомулой:

U = k(D – Dэт), где k- коэффициент преобразования.

 

 

 

Недостаток схемы: Фотоприемники могут во времени по разному изменять свои характеристики, что приводит к погрешности. Кроме того определение погрешности вносит старение источника излучения 1 во времени.

От этих недостатков свободен фотоколориметр, построенный по схеме уравновешенного измерительного преобразования.

Все элементы, до 7 включительно, идентичны схеме а, причем, здесь используется 1 фотоприемник. А излучении из измерительного и сравнительного каналов поступают на фотоприемник поочередно. Для этого используется обтюратор 14 (диск с отверстиями 16, который приводится во вращательное движение с помощью синхронного двигателя 15). На графике показаны сигналы фотоприемника, поступающие от измерительного И и сравнительного Ср каналов. Если импульсы по амплитуде такие, как показано на графике сплошной линией, то специальный усилитель 10 усиливает их и управляет работой реверсивного двигателя 11 т.о. чтобы, его ротор, механически связанный со шторкой 17, перемещал бы ее в направлении уменьшения потока света, поступающего из сравнительного канала. Это перемещение будет происходить до тех пор пока импульсы сравнительного и эталонного канала не станут равны по амплитуде импульсам, поступающим из измерительного канала (пунктир).

 

 

 

 

При таком условии ротор двигателя останавливается, т.е. будет достигнуто уравновешение, а значение разности оптических плотностей будет определяться показаниям стрелки 12 на шкале 13.

Такая схема достигает равновесия при одном и том же значении разности оптической плотности, т.к. это равновесие практически не зависит от характеристик источника и приемника электромагнитного излучения. Класс точности 0,5 – 1,5. Сами по себе они используются для анализа окрашенных сред, однако, широчайшее применение они имеют в случаях, когда для анализа используются дополнительные химические реакции. Они предают прозрачной среде характерную окраску, интенсивность которой зависит от концентрации определяемого компонента.

 

Спектрофотометры.

В этих измерительных устройствах в отличие от фотоколориметров требуемая длина волны электромагнитного излучения создается с помощью специального устройства – монохроматора.

 

Монохроматор содержит источник белого света 2, линзу 3, с помощью которой создается пучок света. Этот пучок направляется к диспергирующему элементу 4, например, к призме или дифракционной решетке, на этом элементе за счет явления дисперсии луч белого света разлагается или расщепляется на составляющие от красного света до фиолетового. Для выбора требуемого излучения с длиной волны λ призму поворачивают и направляют выбранный луч в щель 5 монохроматора. Это излучение далее направляется к кювету так же, как это делается в фотоколориметрах.

Турбидиметры.

Принципиально эти приборы не отличаются от фотоколориметров, и в них используются гетерогенные среды.

Нефелометры.

В нефелометрах может быть использована как схема прямого разделительного преобразователя, так и уравновешивающего. Последняя в качестве примера приведена на рисунке. Луч света от источника 1 направляется в нижний измерительный и верхний сравнительный каналы. В нижний канал свет поступает через оптическую систему 2, кювету 4, заполненную анализируемой средой, причем кювета снабжена окнами 5, 6, 7. Из окна 5 свет напрямую проходит в окно 7, которое необходимо для исключения отражения света от стенок кюветы. Если анализируемая гетерогенная среда не содержит частиц, то из окна 6 в измерительный канал не попадает свет. Если же в среде имеются частицы, то на них рассеивается часть излучения, и это излучение под углом 90º к основному световому потоку через окно 6и оптическую систему 8, а также отверстие 10 обтюратора 9 направляется к зеркалу 12 и далее к фотоприемнику. В сравнительном канале свет проходит через оптическую систему 3 обтюратора 9 к зеркалу 13. Работа данной и остальной части прибора аналогична работе фотоколориметра, построенного по методу уравновешивающего измерительного преобразования.

14 – фотоприемник. 15 – усилитель переменного тока. 16 – двигатель. 17 – стрелка. 18 – шкала. 19 – шторка. 11 – синхронный двигатель.

Класс точности нефелометров 0,5-1,5.

Одноканальный фотометр.

Здесь отсутствуют какие-либо оптические элементы. Луч света от светодиода 2 направляется через диафрагму 3 в кювету 1, заполненную анализируемой средой. Часть излучения поглощается в соответствии с рассмотренными выше законами. Вышедшее излучение через диафрагму 4 и фильтр 5 направляется в фотодиод 6, сигнал которого усиливается электронным усилителем, а показания превращаются в цифровую форму с помощью АЦП 8, дешифратора 9 и цифрового отчетного устройства 10.

Такие приборы являются переносными портативными устройствами и применяются для измерения концентрации гемоглобина, измерения общей концентрацией в моче и др. В первом случае проба крови объемом не менее 1мл заливается в кювету. Здесь используется один из двух методов анализа:

1) непосредственное измерение поглощения излучения крови. При этом используется зеленого свечения светодиод и фильтр с λ=523мм. Такое измерение возможно, т.к. на названной длине волны гемоглобин и оксигемоглобин (гемоглобин, имеющий кислород) имеет при этом одинаковое поглощение. Измерение осуществляется за несколько секунд, а погрешность составляет 2-3%.

2) гемоглобинно-цианидный метод. Перед анализом кровь смешивается с специальным реагентом, который преобразует все виды гемоглобина в вещество, гемоглобинцианидом. Для проведения реакции необходимо 15-20мин. После этого измерение осуществляется на длине волны 540мм. Погрешность измерений составляет 1,5%.

Как в первом, так и во втором осуществляется так называемое фотометрическое измерение. Для определения общего белка в крови прибор работает, как турбидиметр, при этом используется оранжевого света светодиод, а измерение занимает несколько секунд.

Вертикальные фотометры.

Находят широкое применение в медицинской практике и биохимических исследованиях. При этих исследованиях анализируемая среда вводится в специальную кювету или кюветы на одной вертикальной оси.

Оптическая схема вертикального фотометра показана слева. Здесь друг под другом по вертикальной оси расположены источник излучения 1, кювета 4 (лунка) и фотоприемник 7. 8 – усилитель. Такое устройство работает обычно как фотометр, только просвечивание осуществляется через донышко кюветы.

В подобных анализаторах используется сразу несколько десятков кювет, которые изготавливаются в виде полосок (стрипов), содержащих от 8 до 12 кювет. Полоски могут набираться в планшеты (например, 96 кювет в планшете).

В зависимости от поверхности натяжения жидкости могут наблюдаться следующие два случая:

а) жидкость не смачивает поверхность кювета. В этом случае пучок параллельных лучей, как видно на рисунке, частично отклоняется от первоначального направления (боковые лучи), т.к. мениск жидкой среды работает как собирающая линза, а в схеме б) – как рассеивающая линза.

Как в случае а), так и в случае б) уменьшается поток излучения, поступающий в фотоприемник. Для исключения этого явления в случае. Когда жидкость не смачивает кювету, донышко последнего выполняется сферическим (рис.в). При этом удается добиться параллельного распространения лучей, выходящих из кюветы.

 

 

В вертикальных фотометрах очень важной является точная установка (позиционирование) кювет в оптической системе фотометра. Это видно из рисунка г). если ось кюветы смещена по отношению к направлению распространения луча света, то последний отклоняется и не попадает в фотоприемник.

Вертикальные фотометры являются достаточно сложными анализаторами и работают, как правило, под управлением компьютера.

 

На рисунке показана схема вертикального фотометра для случая осуществления анализа среды в одном стрипе. Луч света от источника 1 через оптическую систему 2, обтюратор 3 попадает к зеркалу 4, а от него через один из фильтров в турели 5 (поворачивающийся диск с несколькими фильтрами) поступает в разветвитель потока 7. Здесь луч света разделяется на 8 или 12 каналов по числу кювет в стрипе или планшете. Луч света из каждого оптического канала 8 попадает в автономную оптическую систему. Каждая из систем включает линзы 9 и 11 и фотоприемники 12, которые через усилитель, мультиплексор подключаются к АЦП и далее к компьютеру. Все последние элементы обобщены в УООИ. Турель может поворачиваться по команде компьютера, что обеспечивается с помощью привода 6, и позволяет посылать в каждую из кювет излучение требуемой длины волны. Точно так же сделаны вертикальные фотометры для просвечивания планшетов. Причем точно так же просвечивается каждый стрип планшета последовательно, поэтому планшет должен передвигаться, либо с помощью оптической системы обеспечивается последовательное просвечивание всех стрипов неподвижного планшета.

Рефрактометры.

Рефрактометрами называются анализаторы, предназначенные для определения коэффициента преломления (рефракции) жидких сред.

 

Основным элементом рефрактометра (лабораторного) служит стеклянная кювета 1, которая снабжена окнами 4 и 6 и перегородкой 5. Последняя разделяет кювету на две части. В камере 2 размещена жидкая среда с известным коэффициентом рефракции , а в камеру 3 заливается среда, коэффициент рефракции которой измеряется. От лампы 8 через оптическую систему 9 посылается луч света, который на полупрозрачном зеркале разделяется на два луча, один из которых идет вправо и попадает в окуляр 11, а второй – влево и попадает в кювету. Ход этих лучей показан сплошной линией. Если коэффициенты рефракции анализируемой и эталонной среды одинаковы, то луч света проходит через кювету так, как показано сплошной линией, отражается в зеркале 7 и возвращается в окуляр тем же путем (см. двойные стрелки). Если коэффициент рефракции анализируемой среды отличается от коэффициента рефракции эталонной, то луч в измерительной кювете будет распространяться так, как показано пунктирной линией, а, отразившись от зеркала 8, он так же подойдет в окуляр (см. пунктирную линию). Если при равенстве коэффициентов рефракции в окуляре наблюдается только одна точка, то в случае различия коэффициентов рефракции будет две точки. В окуляре имеется сетка, по которой можно определить угол смещения луча, как расстояние между двумя точками, а по нему уже определить разность коэффициентов рефракции. Более точного результата можно добиться, если поворачивать зеркало, соединенное через ось лимбом 12. Лимб поворачивают до тех пор, пока изображение двух светящихся точек не совместится. А по числу делений лимба, которые отсчитываются относительными отметками, находят угол.

 

Рефрактометры являются очень точными приборами. Они позволяют определять коэффициенты рефракции в диапазоне 0-10 , 0-10 . Имеют класс точности 2-3.

Автоматический поляриметр.

Поляриметр содержит источник света 1, оптическую систему 2, формирующую луч света. Луч через поляризатор 3 и кювету 4 с анализируемой жидкой средой поступает в компенсационный поляризатор 11 и анализатор 5. Первоначально в отсутствии активного вещества в анализируемой жидкой среде все поляризаторы настраиваются так, что на фотоприемник 6 свет не попадает (настройка на темноту). Поляризатор 3 и 5 выполнены из кристаллов кварца и содержат два клина. Механическое поступательное движение одного клина относительно другого изменяет плоскость поляризации, что удобно при технической реализации прибора. Когда анализируемая среда содержит оптически активный компонент, он поворачивает плоскость поляризации, и поэтому в фотоприемник начинает поступать фотопоток. Фотоприемник 6 преобразует этот фотопоток в электрический сигнал, который усиливается ЭУ 7, выходной сигнал которого управляет работой реверсивного двигателя 8. Ротор последнего механически соединен с подвижным клином компенсационного поляризатора 11. Вращение ротора и перемещение клина будет происходить до тех пор, пока в фотоприемник 6 будет поступать фотопоток. Когда фотопоток станет равным 0, вся система остановится. А по положению стрелки 9, соединенной с ротором двигателя, на шкале 10 определяют концентрацию оптически активного компонента.

В медицинской практике такие анализаторы используются для измерения концентрации сахара в биологических субстанциях (кровь, моча). 26г сахарозы на 100гводы – 1S (1 градус) сахарозы. Класс точности 1-2.

Флуоресцентные анализаторы.

От лампы 2, создающей ультрафиолетовое излучение, через оптическую кварцевую систему 2 и кварцевое окно 4 (кварц не поглощает ультрафиолетовое излучение) в кювету 3 поступает фотопоток. Под действием ультрафиолетового излучения биологические ткани, концентрация которых определяется, люминесцируют (явление флюоресценции). Ультрафиолетовое излучение покидает кювету через кварцевое окно 5.

Длина волны ультрафиолетового излучения обычно 170-250мм, а длина волны видимого излучения 300-540мм. Предварительно осуществляется исследование, в соответствии с которым устанавливается возможность анализа тех или иных биоматериалов с помощью флуоресцентного анализатора. Водимое излучение собирается через окно 6 из обычного стекла оптической системы 7 и направляется в фотоэлектронный умножитель ФЭУ 8. Последний преобразует фотопоток в электрический сигнал, а выходной сигнал ФЭУ усиливается в усилителе 9 и посылается на регистрирующий прибор 10.

Ареометры.

(1)

(2)

; (3)

Принцип действия ареометров состоит в уравновешивании веса ареометра, погруженного в жидкость, выталкивающей силой, действующей на него. Ареометр содержит стеклянный цилиндр 1, к которому припаян стержень 2, снабженный шкалой 3. Ареометр размещается в емкости 4, заполненной анализируемой жидкостью. В пределах диапозитивных измерений выталкивающая сила N равна весу G ареометра. Считывание показаний осуществляется по шкале напротив той отметки, но которой располагается уровень жидкости. Чем меньше плотность жидкости, тем больше погружается ареометр.

Для подбора начального веса ареометра во внутренне полости цилиндра 1 размещаются дробинки, изменяя число которых можно подобрать вес.

В уравнениях:

m – масса ареометра;

ρ – плотность анализируемой жидкости;

l – глубина погружения;

V – объем цилиндрической части;

S – площадь поперечного сечения стержня.

Из формул видно, что глубина погружения связана с плотностью нелинейно. Однако, в узком диапазоне измерений она близка к линейной.

В медицинской практике используются ареометры:

- урометры (диапазон 1,0-10,5г/см ).

- лактометры (диапазон 1,02-1,055г/см ).

Цена деления 0,0015г/см .

Ротационные вязкозиметры.

Принцип действия этих вязкозиметров основан на передаче вращающего момента от ведущего ротора к ведомому через слой анализируемой жидкости.

(1)

(2)

, при ω-соnst

В ротационных вязкозиметрах обычно вращается внешний ротор 1 с помощью привода 3 с постоянной угловой скоростью. Через анализируемую жидкость 5 к ведомому ротору 2 передается момент количества движения А1. Если ведомый ротор закрепить на нити 4, то она будет закручиваться до тех пор, пока момент деформации кручения не станет равным моменту количества движения М . из того, что находим: угол закручивания φ при постоянной угловой скорости ω вращения ведущего ротора однозначно определяется динамической вязкостью.

Конструкции роторов весьма разнообразны:

Рисунок а) – цилиндр - диск;

Рисунок б) цилиндр – конус;

Рисунок в) конус – конус.

В формулах:

- конструктивный коэффициент, зависящий от конструкции роторов;

- коэффициент, определяющий конструкцию нити (длину, диаметр, модуль упругости).

 

Тромбоэластограф.

Тромбоэластограф позваляет наблюдать процесс свёртывания крови во времени. Проба крови объёмом 0,2- 0,3 мм вводится в подвижную чашечку 1, которой сообщается возвратное вращательное движение при помощи привода 9. В пробу крови 3 погружается ротор 2 (его конструкция близка к искозиметру). Чашечка 1 поворачивается в прямом и обратном направлении 6 раз в минуту. Ротор 2 механически соединяется с рамкой 4. Во внутренней полости рамки имеется сердечник 5, а вокруг - полюсный магнит.

Когда рамка поворачивается в магнитном поле в ней наводится ЭДС – основа получения электрической энергии. ЭДС воспринимается электрическим усилителем 7, регистрируется и записывается регистратором 8 – индукционный преобразователь (на рис. – 4,5,6).

На Рис б показана форма тромбоэластограммы в норме. Первоначально, момент количества движения от чашечки 1 через пробу крови не передаётся диску 2. Со времени, когда кровь начинает сворачиваться, возникает некоторая амплитуда колебательного движения в индукционном преобразователе (А). Эта величина принимается условной, а время появления такой амплитуды колебаний Т1 – время начала свёртывания крови. Когда амплитуда колебательного движения достигнет максимума (на рис. – отрезок В), считают, что кровь свернулась, а Т2 – время свёртывания крови. Затем, как видно, амплитуда колебаний 5 уменьшается, что соответствует распаду фибрина – фибролизу.

Если процесс коагуляции затягивается (рис. б) – имеет место пониженная коагуляция – гемофилия. Если же процесс смещается против нормы (рис. г), то это соответствует повышению коагуляции – гиперкоагуляции, что наблюдается при тромбозе.

 

 

 

Хроматографический анализ.

 

Базируется на предварительном разделении многокомпонентных сред на отдельные компоненты и измерении количества каждого из компонентов в отдельности. Этот метод является наиболее точным и простым методом анализа многокомпонентных сред. Он был открыт в 1903 году русским ботаником Михаилом Цветом при анализе субстратов хлорофилла.

. Михаил Цвет обнаружил, что в пипетке, заполненной адсорбентом субстрата хлорофилла, образуются окрашенные полосы А, В,С. Он назвал этот метод анализа хроматографией – записью цвета. Наиболее распространенным в настоящее время является проявительный хроматографический анализ.

 

 

 

Анализатор аминокислот.

Белки, как известно, имеют очень важное значение. Это полимеры из 22 аминокислот. Анализ аминокислот имеет также важное значение в биомедицинской практике. Аминокислотный анализатор представляет собой жидкостной хроматограф, снабженный колонкой (длиной 0,5 мм), заполненной гранулами ионообменной смолы.

I – блок подготовки газов;

II – аналитический блок;

III – блок обработки информации;

1 – резервуар с электролитом;

2 – насос;

3 – устройство ввода пробы;

4 – хроматографическая колонка;

5 – емкость с реагентом – нингидрином;

6 – термостатированная трубка;

7 – фотоколориметрическая трубка.

Работает как жидкостной хроматограф. Разделение аминокислот, которые в электролите приобретают заряд, происходит за счет взаимодействия этого заряда с зарядами, которые обладают ионообменные смолы. После колонки поток смешивается с реагентом и в следствии химической реакции протекает в устройство 6 (примерно за 10 – 15 мин), аминокислоты окрашиваются в синий или фиолетовый цвет, а затем их концентрация определяется с помошью фотоколориметрического детектора 7.

 

 

Тонкослойный хроматограф.

Деление компонентов жидкой среды в тонкослойном хроматографе осуществляется в тонком слое адсорбента, нанесенном на алюминиевую пластину.

Проба объемом до 10 мкм наносится не один из торцов названной пластины в сухом виде. Затем пластина 2 размещается вертикально или наклонно в камере 1. Для этого используется держатель 4, укрепленный на крышке 3. Пластина размещается в жидкости – носителе так, чтобы уровень ее не доходил до нанесенных на пластину проб П1 и П2.

За счет капиллярных сил жидкость – носитель поднимается выше, т.к. гранулы адсорбента очень малы (диаметр 0,1 мм). Эта жидкость захватывает пробы по мере подъема вверх, разделяет пробы на отдельные компоненты. После этого пластина изымается из камеры 1, высушевается, затем обрабатывается парами йода, при этом пятнышки отдельных компонентов окрашиваются. После этого поверхность пластины сканируется оптическим сканером и по площади 5 определяют концентрацию отдельных компонентов

.В дорогих моделях таких хроматографов пластину не высушивают а облучают ультрафиолетовым светом. При этом биологически активные вещества светятся и изображение пластины снимают при помощи цифровой камеры. Этот хроматографы применяют в криминалистике, на фармацевтических предприятиях, при биологических исследованиях.

 

 

 

Аналитическая техника в медицинских исследованиях.

Лекции.
Введение в электрические измерения.

В настоящее время в процессе измерения различных физических величин находят самое широкое применение электрические измерения, причем, различные электрические сигналы используются для обработки измерительной информации, а также вычислительных операций.

Обычно приходится сталкиваться с измерениями следующих параметров постоянного электрического тока: напряжение U, сила тока I, мощность W, активное сопротивление R.

Параметры переменного электрического тока: U, I, W, R, f (частота), L (индуктивность), C (емкость), M (взаимоиндукция), φ (сдвиг фазы).

Классификация средств электрических измерений.

Существует несколько признаков, по которым принято классифицировать средства электрических измерений.

1. По методу представления величин:

- аналоговые;

- цифровые;

- аналого-цифровые.

Аналоговыми называются устройства, в которых каждой физической величине ставится в соответствие непрерывный ряд значений другой величины.

Цифровые (дискретные) устройства – это устройства, в которых каждой физической величине ставится в соответствие некоторый код, например, комбинация электрических импульсов.

2. По принципу действия:

- механические (электронно-механические);

- термоэлектрические;

- электронные.

3. По использованному методу измерительного преобразования (методу измерений):

- по методу прямого измерения;

- по методу дифференцированного прямого измерения;

- по методу уравновешивающего измерительного преобразования;

- по методу развертывающего измерительного преобразования.

4. В зависимости от наличия вычислительных устройств:

- обычные;

- микропроцессорные.