close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY10918

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.08.30
(12)
(51) МПК (2006)
A 61B 5/145
G 01N 21/41
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 10918
(13) C1
(19)
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ
ЭРИТРОЦИТОВ КРОВИ ЧЕЛОВЕКА
(21) Номер заявки: a 20061358
(22) 2006.12.28
(43) 2007.12.30
(71) Заявитель: Белорусский государственный университет (BY)
(72) Авторы: Кугейко Михаил Михайлович; Лысенко Сергей Александрович (BY)
(73) Патентообладатель: Белорусский государственный университет (BY)
(56) Науменко Е.К. Журн. прикл. спектр. 1990. - Т. 52. - № 4. - С. 654-659.
RU 2173082 C1, 2001.
RU 98108954A, 2000.
SU 1013853 A, 1983.
JP 2005099007 A, 2005.
(57)
Способ определения показателя преломления эритроцитов крови человека путем измерения коэффициентов рассеяния оптического излучения, отличающийся тем, что коэффициенты рассеяния оптического излучения измеряют на длине волны λ = 532 нм,
рассчитывают по ним индикатрису рассеяния g(90°) оптического излучения под углом
90 °, а значения показателя преломления n эритроцитов крови человека определяют из
выражения
n − 1 = 0,1921[g (90° )]
BY 10918 C1 2008.08.30
0,1534
.
Предлагаемое изобретение относится к области лабораторного медицинского анализа,
аналитического приборостроения.
Известен способ обнаружения веществ крови и определения изменения их показателя
преломления путем измерения электромагнитных волн от периодических структур, излучающих данные волны [1]. В [2] показатель преломления эритроцитов рассчитывают по
спектру мутности взвеси эритроцитов, а в [3] измеряется характерное время фотобиологического отклика показателя преломления крови. Оптический показатель преломления
крови определяется и по измерению коэффициентов отражения оптического излучения на
BY 10918 C1 2008.08.30
длинах волн 650 ± 36 нм и 830 ± 80 нм [4]. Данные методы сложны как в реализации, так и
в эксплуатации, не позволяют проводить автоматизацию процесса измерений, обладают
невысокой точностью измерений.
Наиболее близкий к предлагаемому способ [5], основанный на регистрации рассеянного излучения. К недостаткам следует отнести необходимость построения калибровочных
кривых и знания среднего размера эритроцитов (т.е. проведения дополнительных измерений) и невозможность автоматизации измерений. Отмеченные недостатки не позволяют
получать и высокую точность определения показателя преломления.
Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи повышения точности определения показателя преломления эритроцитов крови человека, упрощения процесса измерений и возможность его автоматизации.
Для решения данной задачи в способе определения показателя преломления эритроцитов крови человека путем измерения коэффициентов рассеяния оптического излучения
данные коэффициенты измеряют на длине волны, равной 532 нм, рассчитывают по ним
индикатрису рассеяния g(90°) оптического излучения под углом 90°, а значение показателя преломления n определяют из выражения
n - 1 = 0,1921[g(90°)]0,1534.
При известных микроструктурных параметрах эритроцитов (функции распределения
частиц по размерам f(r), их комплексном показателе преломления m и счетной концентрации N) для их объемного коэффициента рассеяния справедливо следующее соотношение [6]:
∞
βext = N ∫ πr 2 K ext (m, x )f (r )dr,
0
где х = 2πr/λ - параметр Ми, Kext(m, х) - фактор эффективности ослабления излучения
частицей с радиусом r на длине волны λ. Аналогичное выражение можно записать и
для коэффициента направленного рассеяния β(θ), а значит, и индикатрисы рассеяния
g(θ) = β(θ)/βexp. Отличия будут заключаться в том, что вместо Kext(m, x) необходимо записывать Кθ(m, х) - фактор эффективности рассеяния излучения под углом θ.
Первый вопрос, который встает при решении обратной задачи (нахождение f(r) и m)
по данным оптических измерений, состоит в том, есть ли какая-нибудь информация о
свойствах рассеивающего вещества в этих данных. Очевидно, что на этот вопрос можно
ответить, рассчитав оптические характеристики при различных микроструктурных параметрах рассеивающей среды. Поскольку гетерогенность цельной крови не усложняет исследование эритроцитов на фоне клеток различного рода из-за значительного превышения
концентрации эритроцитов над другими форменными элементами крови и размеров над
макромолекулами плазмы и тромбоцитами [5], то ниже данные характеристики рассчитываются только для эритроцитов.
Используемая нами модель эритроцитов предполагает, что все они имеют форму однородных сферических частиц, т.е. их оптические характеристики могут быть рассчитаны
по формулам Ми. Такое упрощение обусловлено несколькими причинами. Во-первых, методики и алгоритмы расчета оптических характеристик несферических и неоднородных
рассеивателей громоздки и имеют лишь ограниченную область применимости. Во-вторых,
для сфероидов и цилиндров с умеренным параметром асферичности (от 0,5 до 2,0) индикатриса рассеяния света, усредненная по различным пространственным ориентациям, совпадает с индикатрисой шара того же объема. Что касается распределения эритроцитов по
размерам, то оно заменяется распределением по размерам сферических частиц f( ~r ), эффективный радиус которых ~r = (S/π)1/2, где S - эффективная рассеивающая площадь частицы.
В качестве f( ~r ) используется обобщенное гамма-распределение, которое достаточно хорошо описывает данные многочисленных экспериментальных исследований эритроцитометрических кривых образцов крови [7]. Результаты расчета оптических характеристик в
данной модели и их корреляций с показателем преломления, поясняющие сущность изобретения, приведены на фиг. 1.
2
BY 10918 C1 2008.08.30
На фиг. 1а представлена зависимость коэффициента корреляции между |n-1|, где n показатель преломления эритроцитов, и их индикатрисой направленного рассеяния
g(θ) = β(θ)/βext на длине волны λ = 532 нм, полученная следующим образом:
1) задавалось 103 случайных состояний ансамбля эритроцитов, характеризуемых следующими параметрами: rm - модальный радиус и ξ - полуширина их функции распределения по размерам; комплексный показатель преломления m = n + ik, где k - показатель
поглощения эритроцитов; счетная концентрация N из диапазонов их значений, выбранных
из литературных данных [7-9] и приведенных в таблице;
2) при каждой комбинации микрофизических параметров эритроцитов по теории Ми
рассчитывалась g(θ) и по стандартным формулам математической статистики [10] проводился расчет соответствующих коэффициентов корреляции для углов 0 °≤ θ ≤ 180 °.
Диапазоны изменений микрофизических характеристик эритроцитов
rm
ξ
n
k
N
-6
-3
9
8÷15
1,04÷1,07
10 ÷10
3,5⋅10 ÷5,6⋅109 см-3
2,3÷3 мкм
Как следует из анализа фиг. 1a, для наиболее точного определения |n-1| следует осуществлять измерения коэффициента ослабления и коэффициента рассеяния под углом 90 °,
на который приходится максимум корреляции. На фиг. 1б изображены совокупность значений g(90 °) и |n-1|, соответствующих 103 различным модельным состояниям эритроцитов, а также регрессионная зависимость между |п-1| и g(90 °), аппроксимирующая данную
совокупность точек:
|n-1| = 0,1921⋅[g(90 °)]0,1534.
(1)
Малый разброс точек на фиг. 1б свидетельствует о том, что ОПП эритроцитов можно определять с хорошей точностью по значению g(90 °).
Таким образом, заявляемый способ в сравнении с прототипом не требует построения
калибровочных кривых, знания среднего размера эритроцитов (т.е. проведения дополнительных измерений), повышает точность измерения, допускает возможность автоматизации.
Источники информации:
1. JP 2005099007 А, 2005.
2. SU 1013853 А, 1983.
3. RU 98108954 А, 2000.
4. RU 2173082 С1, 2001.
5. Науменко Е.К. Журнал прикладной спектроскопии. - 1990. - Т. 52. - № 4. - С. 654-659.
6. Зуев В.С., Зуев В.В. Дистанционное оптическое зондирование атмосферы. - Ленинград: Гидрометеоиздат, 1992. - 232 с.
7. Хайруллина А.Я., Шумилина С.Ф. Журнал прикладной спектроскопии, 1973. - Т. 19. № 3. - С. 340-347.
8. Кассирский И.А., Алексеев Г.А. Клиническая методология. - М: Медицина, 1970. - 800 с.
9. Окороков А.Н. Диагностика болезней внутренних органов: [Рук.]. Т. 4, Диагностика
болезней системы крови - М.: Мед. Лит., 2003. - 502 с.
10. Колемаев В.А., Калинина В.Н. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: ИНФРА-М, 1997. - 301 с.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
133 Кб
Теги
by10918, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа