Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Автоматизированный измерительный модуль для диагностики хеликовактериоза

ВАК РФ 03.00.23, Биотехнология

Автореферат диссертации по теме "Автоматизированный измерительный модуль для диагностики хеликовактериоза"

Уч.

Для служебного пользования Экв. а

На правах рукописи

ДЯАГАЦПАНЯН Игорь Эдуардович /*Т\

Вт

МдаАТШМРОШШШгЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ модуль для дщтшгсгои КЕЛИКОВЖГЕРИОЗА

03.00.23 - Биотехнология

05.11.13 - Метода и приборы контроля окружающей среды, материалов и изделий

- АВТОРЕФЕРАТ диссертация на соис:з2иэ ученой степегга кандидата технических наук

Салкт-Петербург-1095

с к;;;";

СПС1 ДС? г; ~ сзп' г ' / Г"

'СГПТМТ

:кий ини-д- рент ет)

вх. /(-: ,№ от -' 'У;'-' .

•. V Работа выполнена на кафедре технологии микробиологи-ческо! о синтеза Санкт-Петербургского Государственного Технологического инотитута ( Технического Университета ) и в лаборатории кишечных инфекций НИИЭМ им. Паотера.

Научные руководители: доктор технических наук, профессор

кандидат медицинских наук, гав. лабораторией Официальные оппоненты: доктор технических наук,. ■ профессор

ЯКОВЛЕВ Владимир Иванович САФОНОВА Нина Валентиновна

РУСИНОВ Леон Абрамович

кандидат технических наук, .доцент

НАЗАРОВ Олег Валентинович

Ведущая организация. Санкт-Петербургская Государственная Академия ветеринарной медицины.

Защита состоится ВО июня 1995 г. в 10 часов, в ауд. 61 по адресу: Санкт-Петербург, Московский 'пр.,26 .Санкт-Петербургский Государственный Технологический институт.

С диссертацией маяно ознакомиться в библиотеке, инотитута.

Замечания и отвывы по данной работе, заверенные гербовой печатью, в одном экземпляре, просим направлять по адреоу: 198013, Санкт-Петербург, Московский пр., 49, СПГТИ, Ученый Совет,

Автореферат разослан "_" мая 1995г.

Ученый секретарь специализированного Совета

кандидат технических наук Т.Б.Лисицкая

- a -

0Б1ЦДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕШ:

Ранняя и объективная диагностика функциональных нарушений желудочно-кишечного тракта, в тон чи "ле язвенной болезни и гастритов, занимают значительное место в современной медицинской практике. В последние годы особое внимание специалистов, изучающих желудочные заболевания привлекают "новые" микроорганизмы, роль которых в этиологии этих заболеваний ранее была неясна. Таким "новым" микроорганизмом является Helicobacter pylori. Связь Н.pylori о воспалительными /. эро-зиако-язвешшми повреждениями гастродуоденальной зоны подтверждена во многих лабораториях мира. Несмотря на то,' что механизм патогенного действия этих бактерий окончательно не выяснен, выявлена'их существенная рола в патогенезе язвенной болезни разработан комплекс методов для рутинной лабораторной диагностики хеликббактерной инфекции.

Однако на сегодняшний день в практику в, равсохрааения ье внедрен автоматизированный неинвазивный метод экспресс-диагностики данного патогена.

В связи о вышеизложенным, разрзбоиса неинвааивного метода и автоматизированной аппаратуры для акспресс-определе-иия H.pylOii являются чрезвычайно актуальными.

■Работа выполнена в рамках межвузовских программ: "Биотехнология. Диагностирующие тест-системы' и "Разработка нового поколения химичесых сенсоров".

ЩШ»-РАБОТЫ: разработка автоматизированной измерительной аппаратуры для экспресс-диагностики хеликобактериоэа, соответствующей требованьем современного медицинского приборостроения.

OfflöBlffiS ЗАДАЧ»:

- разработка неинвазивпого способа детекции хелгособактеров;

- разработка алгоритма • автоматического измерения хеликобак-тер-диагностирувщего параметра;

- аппаратурная реализация метода;

- А -

"ДУЧ1ШЗ НОВИЗНА:

- разработан датчик ННЗ с аналитическими характеристиками, позволяющими достоверно определять низкий уровень аммиака в воздухе ротовой полости;

- разработан ' неинвазшзный метод детекции хеликобактеров на основе потенциометрического измерения концентрации аммиака в ротовой полости пациента;

- разработан автоматизированный измерительный прибор для экспресс-диагностики хеликобактериоза, . соответствующий требованиям к современной медицинской аппаратуре;

- разработано программное обеспечение для регистрации, математической обработки определяемых параметров и "виртуаль-

' кого" проектирования работы врача-гастроэнтеролога на IЕМ-совместимых персональных компьютерах.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ:

- разработан и иаготов"ен опытный образец датчика для измерений наномолярных концентраций Шз в воздухе ротовой полости;

- предложен атравматичный и безболезненный • для пациента потенциомэтрический метод детекции хеликобактериоза;

- аппаратурно оформлен автоматизированный измерительный модуль (АШ) для диагностики хеликобактериоза. АИМ соответствует метрологическим и эргономическим требованиям к современной медицинской аппаратуре. Проведенные лабораторные испытания позволяют рекомендовать АИМ в качестве звена автоматизированного рабочего места (АРМ) биохимика-гастроэнтеролога. Конструкция и функциональные возможности АИМ рассчитаны на использование его . в мкогопараметрических системах в качестве базового прибора, дополненного модулями Евростандарта.

- Б -

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ: Результаты исследований докладывались и обсуждались на:

1. Всероссийской научной конференции "Химия и технология лекарственных веществ", С.-Петербург, июнь 1^94г.

2. Всероссийской научной конференции "Датчики и преобразователи информации и систем измерения, контроля и управления" (Датчкк-94); Гурзуф, май 1994г.

3. Международной научно- технической кснферэ^та "Аналитическое приборостроение", С.-Петербург, май 1994г.

Действующий образец АИМ демонстрировался на выстаглзх:

1. "Экология болашого города", С-Петербург, май 1994г.

2. "31М0'94 - Инфоматикз, мультимедиа, связь" , Мадрид, ноябрь 1994г. •

3. Выставка разработок ведущих научных коллективов России в .рамках инновационной научно-технической программы "Датчики", Москва, март,- 1995г.

4. ."Новые технологии в нр'/чном ириборостроет*ш",Ганновер, апрель, 1995г.

Подаяз заявка на патзит РФ N 95107034 ел 13.05,1995г. ЩГЫЖЩЙ:

По рэзульт там исследований опубликованы 3 печатных работы в зидэ 2-х . тезисов докладов. Получено 1 азтйрскоэ свидетельство.

ОБЪЕМ И СЮТЮТА ДйССЕЛ/ЩН? Диссертация иаюае..а на 98 страницах машинописного текста, содералт 9 рисунков ш 14 .таблиц, состоит из введения, 1 главы обзора литературы и 3-х . глав собственных исследований, выводса, списка использованной литературы, вшючапвдго 19 отечественных н 69 иностранных наименований и 2-х приложений.

ОШОР Л-ГШРАдУРН .поовящеа анализу литературы по биологическим свойствам и существующим методам детекции хелико-бактеров, огчсанига достоинств и недостатков этих методов, а также анализу основных тенденций ¡развития современного медицинского приборостроения.

Уловное внимание в обзоре литературы уделяется анализу метода диагностики хеликобактериоза, в котором для детекции этого микроорганизма использована его высокая уреазная активность. Выделяемая клетками Н.pylori уреаза расщепляет мочевину, поступающую из крови на диоксид углерода и аммиак. По концентрации аммиака, измеряемого в ротовой полости пациента, судят о степени обсемененности слизистой желудка х'ели-кобактерами. Корректность этого метода основывается на двух фактах:

- уреазная активность Н.pylori очень высока и специфична для данного патогена. На этом основан быстрый уреазный теот;

- образующийся в результате реакции расщепления мочевины диоксид углерода может быть детектирован физико-химическими методами. На этом основан газовый метод диагностики Н.pylori по меченому углероду;

- обра-угащийся в результате реакции расщепления мочевины аммиак, может быть детектирован физико-химическими методами.' На этом снован метод "иагноотики Н.pylori по определению в моче меченого аммиака.

Концентрацию аммиака в воздухе ротовой полости можно определять линейно-колористическим методом. Этот метод основан на изменении окраски слоя индикаторного порошка в индикаторной трубке после пропускания через нее воздухозабо^ным устройством исследуемого воздуха. Диапазон измерения аммиака от 0 до 4 мг/м3. Время анализа - 15-20 минут.

По данным НИИЭИ им. Пастера, диагностический уровень аммиака 1,0 мг/м3. Данные линейно-колористического метода в 80% совпадают с данными бактериологического и биохимического исследования биоптатов и серологического обследования о помощью ИФА тест-систем. . Линейно-колористический метод как аммиачный тест для диагностики хеликобактериоза атравмзтичен для пациента, интегрирует ответ всей слизистой оболочки желудка и дает достоверные результаты, высокочувствителен, не радиоактивен. Однако, он имеет следующие недостатки: погрешность определения составляет до 30%, процесс измерения неав-толатизирован, высока вероятность субъективной ошибки.

МАТЕРИАЛЫ И ^?ЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИИ

Раздел посвящен описанию материалов и методов исследования, нашедших применение в работе. Сформулированы основные требования к разрабатываемой ап-аратуре и описаны конструкция первичного преобразовательного блока и алгоритм определения диагностирующего параметра - аммиака.

1. РАЗРАБОТКА И ИСПЫТАНИЯ МЕТОДА ДЕТЕКМИ К.pylori

Для устранения недостатков, присущих линейно-коле оиоти-ческому методу предложено использовать -в качестве аммиак-чувствительного элемента электрохимический сенсор о аналитическими характеристиками, превосходящими по селективности, диапазону определения и точности индикаторные трубки, а также автоматизировать процесс измерения и обработки данных с помощью микропроцессорного мультипараметрического аналк затора. Блок первичного npeoöi азования аммиака р зделен на три »зла: блок пробоотбора, блок пробоподготовки и измерительная ячейка. Испытания перечисленных уолов проводились на макетном стенде (см. рис.1). По результатам испытаний сформированы основные требования, обеспечение ко торах необходимо д^я получения достоверных результатов. ' • Требования к системе пробоотбора: надежность, точность отбора пробы, предотвращение попадания в восдухозаборную линию слюны» конденсация вла^л и т.п.

Требования к система пробоподготовки: устранение влиянии ме-шащих зеществ.

Проведены дополнительные исследования по- определению активности уреазы в ыгаптатах, концентрации аммиака и мочевины в крови и моче с использованием измерительной ячейки с датчиком ННз (см. рис.2). Исследования .¡оказали, что вышеперечисленные параметры, определенные с помощью датчика NH3 совпадают о данными, полученными стандартным" методами и корректируют метод диагностики хеликобактериоза по уровню аммиака в реговой полости.

рис.1 Макетный стенд для испытаний уалов первичного преобразовательного блока

1-ячейка со стандартными растворами;

2-пробозаборное устройство;

3-индикаторная трубка на аммиак;

4-кран-переключатель;

5-блок пробоподготовки;

6-измерительная ячейка;

7-мешалка;

8-блок калибровки насосных устройств;

2. РАЗРАБОТКА ОСНОВНЫХ БЛОКОВ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРЫ

Как показали данные линейно-колор гатического метода, диагностическим является уровен* аммиака 1,0 мг/м3 или б*10~8 моль/л.

Отсюда основное требование к' первичному.- преобразователю: нижний предел определения NH3 Ю-8 - 10~7 моль/л.

Из электрохимических датчиков для определения ливких концентраций аммиака, наиболее предпочтительным является аммиачный газочувствительный электрод (нижний предел обнаружения 10~7-10~6 моль/л). .

В работе предлагается конструкция газочувствительного электрода и методика измерения„ позволяющие достоверно и селективно определять наномс зярныэ коицентраци аммиака.

Для этого внесены существенные изменения в конструкция серийно выпускаемых аммиачных датчиков.

Основным элементом типичного датчика Шз (например, датчики фи^м Orion, tfadelkis, Ingold ) является фИ-индикаторный электрод .о плоской или слабозыпуклой рН*чувствитель-ной поверхностью. Электродом сравнения сл/киг хлорсэребрян-кый электрод. Состав внутреннего электролита подбирается таким , чтобы обеспечить устойчивуа работу электрода сразнения и селективность датчика по определяемому параметру - аммиаку.

В работа предлагается новый способ изготовления индикаторного электрода. Заклвчаэтся он а изготовлении слабозыпуклой поверхности индикаторного электрода ив -сгэкоя "мо-

либде-эвой" группы, то есть твердых стекол. Был разработан способ безкислородного выдувания основной части из толстостенных капилляров твердого отекла. Применение "молибденового" стекла вносит ряд ограничений на характеристики рН-электродз: функция электрода 45-50 mV/pH, pH область устойчивой работы 4-8. Несмотря на то, что такой электрод плохо применим для измерения pH в пробах, он может хорошо й устойчиво работать в качестве индикаторного электрода в газочувствительных датчиках и обладает преимуществами перед pH- электрода)®, изготовленными традиционным способом:

- стабильность характеристик от электрода к электроду;

- технологичность изготовления.

В датчике ННз предложен метод перемешивания внутреннего электролита. Этим достигается устойчивая работа AgCl-злектрода сравнения при использовании в качестве электролита микром"лярного раствора MH4CI в воде (в отличие от сантимо-лярного у аналогичных датчиков).

В качестве мембран« в датчике Шз использована микропористая полипропиленовая пленка с порами наименьшей извилистости. Этим достигается максимальное уменьшение сопротивления самой мембраны массопереносу аммиака. Характеристики электрода :

- нижний предел чувствительности 10~3 моль/л; / у аналогов 5*10~7 моль/л;/

- дрейф "нулевой" линии не выше 2 мВ/час.

/ Дрейф показаний гаеочувствительных электродов в области • низких концентраций определяемого газа в пробе возникает из-ва низкой массопередачи во внутреннем электролите датчиков. Применение перемешивающего устройства выравнивает коэффициенты массоотдачи из объема пробы к мембране и от мембраны в электролит/.

Для уменьшения нижней границы определения NH3 до 10"9 моль/л предложена следующая схема измерений:

- отбор пробы воздуха из ротовой полости пациента и перевод аммиака в ионную форму (NH4+) - ячейка 1;

- перекачка раствора NH4+ из ячейки 1 в ячейку 2, где аммиак переводится в газовую форму (NH3) и измеряется датчиком;

Как показали расчет!!, при выполнении соотношений между скоростью л временем перекачки из ячейки 1 а ячейку 2 и объемами ячеек, представленных на рис.3, рззрзботанным аммиачным датчиком возможно определять наномолярные концентрации ШЗ.

Для аппаратурной реализации предложенного алгоритма определения Шз необходлм первичный преобразовательный блок (ППБ), состоящий из следующих основных узлов:

- пробоотборного устройства;

- вспомогательной и '"верительной ячеек;

- жидкостного насоса.

Для согласования высокоомного сигнала датчика о входом вторичного микропроцессорного преобразователя необходим буферный предусшттель с входным сопротивлением не инже ЮОГОм. Основные требования к ППБ:

- максимальная селективность по определяемому компоненту;

- точность определения;

- диапазон определения 10~9 - 10~5 моль/л;

- дрейф "нулевой" лино не больше 2 мВ/час;

- простота и удобство в обслуживании, надежность, легкая заменяемость.

3. ШГГЕЗ ОТДЕЛЬНЫХ БЛОКОВ В ЕДИНУЮ ■ АВТОМАТИЧЕСКУЮ

СГГЛНДАРТИЗИРОиНШ) ИЗМЕРИТЕЛЬНУЮ СИСТЕМУ Новейшие тенденцш разв"тия медицинского приборостроения ставят ряд технических условий к классу диагностического оборудования. В осночном их' можно охарзктеризгчать в ввде следующих требований: •

1. Достоверность измерения параметра, выбранного в качестве диагностирующего;

2. Сведение к минимуму времени, необходимого для аиалива;

3. Надежность измерительной системы;

4. Удобство в эксплуатации,автоматизация процесса измерения;

5. Гибкость, возможность легкой перестройки измерительного процесса "под задачу";

5. Ремонтопригодность оборудования;

7. Возможность подключения к многопараметрическим системам;

8. Технологичность изготовления, пригодная для серийного вы-

рио.,2. Измерительная ячейка для определения аммиака в биологических пробах in vitro •

1-датчик аммиака; ■'...'

2-герметично закрывающаяся крышкг; , 3-канал ввода пробы;

. 4-корпус ячейки;. 5-мелалк^; ' • в-магнитный привод мешалки: 7-поступление воды от термостата в "рубашку"

рио. 3. Схема, псчсняю 1-проиоэаборнсе устройство! Е-ячейки пробаподготовки с . растворами H2SO4 и NaOH

соответствен^; ^-измерительная ячейка

алгоритм определения аммиака соотношение объемов ячеек пробоподготовки и объема электролита определяет степень концентрирования пробы

рис. 4. Общий вид АИМ

1-первичный преобразовательный блок чППВ);

2-микропроцессорный преобразователь;

3-персональный компьютер (ПК)

пуска.

Для увеличения функциональных возмс лностей прибора решено проектировать восьмиканалы./ю измерительную систему. . .Это позволит подключать другие электрохимические сенсоры. /Количество каналов, равное восьми, оптимально, т.к. позво- * ляет одновременно использовать наиболее употребляемые в биомедицинских анализах электроды /.

С выхода блока предусилителей IH/Б аналоговый сигнал поступает через коммутатор на аналого-цифровой преобразователь (АЦП). В качестве АЦП можно испольговать как отдельную плату, встраиваемую в персональный компьютер (ПК), так и отдельный микропроцессорный приьор. В современной практике разработки автоматизированных систем измерения и управления, блок первичной цифровой обработки сигнала чаще проектируют в виде отдельного микропроцессорного преобразователя (МПП). ПК выполняет при этом функции конечной обработки циф-' ровых величин и интегральной тестирован . всего анализатора.. Управление исполнительными механизмами осуществляем микропроцессорный преобразователь. Такое £.азггглкчение функций . увеличивает надежность в'сей системы.. .' \

Структурно ШП. состоит из; ■ • ' • *

- аналого-цифрового.'Преобразователя (АЦП);

- процессора; . . ; •

- алфавитно-цифрового дисплея; .•'. ■

С выхода МПП щфровой сигнал поозупаэт.черэг стандартный ингерфейо RS232C на ПК.

Необходимое оборудование: • ' '

- персональный компьютер (ПК) типа !ЧМ PC AT (от 38В);

- монитор (от VGA);

- MS DOS.версии от 5.0»,

- манипулятор т ша "мышь";

- Epson-совмест имый принтер. ...

Для регистрации и обработки измеряемых величин разработан програмный пакет "Biometrik", который полет работать как отдельная программа в составе DOS, ¿ак и в составе "WIH-DCWS". Графически тхэграмма состоит иг агадующих прилгчений:

- основная рабочая программа;

- подпрограмма КАЛИБРОВКА;

- подпрограмма ТЕСТИРОВАНИЕ.

Экран основной программы разделен на 4 сектора, обозначенных условно 1, 2, 3 и 4.

Сектор 1 - графический. С помощью встроенной графической библиотеки элементов таиьзователь может "виртуально" спроектировать эксперимент.

Сектор 2 - информационный. Он разделен на 8 строк. Каждая строка состоит из названия измеряемонго параметра, численного значения этого параметра и наборз единиц измерения. "Бегущий фон" выделяет строку, параметр которой опрашивается в данный момент коммутатором.

Сектор 3 - информационно-грзфичесгаш. Он содержит 8 вертикальных линии (осей ординат),ось времени и масштабную сетку. Пользователь проставляет на осях верхние и нижние границы регистрации. Если в процессе измерения параметр выходит аа рачки выбранной границы, она автоматически отодвигается на одно деление. Ось времен:! изначально имеет границы от 0 до 1 мин и автоматически удваивается по истечении своего срока. Сектор 4 - "бланк эксперимента". Он содержит информационные строки и строку с пепечнем всех 8 параметров. Пользователь о помощью мыши'выбирает ¿э, 'которые будут измеряться в данно« эксперименте. Автомаз.лчески в секторе 3 остаются оси только выбранных параметров. Помим" перечисленных-секторов существует функциональная строка. Она содержит следующие квадраты: калибровка, измерение,- окончание, загрузка, тестировка и выход. ' ' ■ • • ,

Калибровка - при выборе мышью этого квадрата включается' подпрограмма КАЖБ°0ВКА, позволяющая пользователю произвести в полуавтоматическом резпше загрузку массива калибровочных данных (т.е. произвести присвоение ЭДС датчиков в соответствующих эталонных смесях значениям концентрацш в выбранных единицах измерения).

Измерение - программа готова в такт с частотой опроса коммутатором датчиков переводить поступающие значения ЭДС в энз-

чения концентрации согласно калиброъо"ной матрицы.

Окончание - программа заканчивает предыдущий режим: калибровку или измерение.

Загрузка - записывает массчв получаемых данных на выбранный пользователем диск.'

Тестировка - при выборе мыщыо этого квадрата включается подпрограмма ТЕСТИРОВКА. Подпрограмма имеет два режима:

- режим ПОЛЬЗОВАТЕЛЬ ' - режим НАЛАДЧИК

Выход - выход в DOS.

Размер каждого сектора устанавливайся пользователем с помощью "мыши". Программа "Biometrik" позволяет в процессе из- . меренга работать о-другими подпрограмм;! "WINDOWS" для математической л текстовой обработки экспериментальных дачных; не прекращая- прием данных. . • "' • .* •

О'щий вид анализатора пикааак ка гис.4. Для обнаружения и локализации возможных неисйрэднос. уей в вачлазаторе разработана система yeawspOBKB всех ,осноь*шх узлов.

Тестировку ЩВ производит nib.. Kg специально встроенной программ®. ШШ "опрашивает10 каждый модуль.'ШБ по следующему

алгоритму: ' ' . • ' ' • "

1. Модуль термостата. ШП намащу ..выходное напряиение из модули термостата и при отклонений его от допустимого значения производится автоматическое пере-сличение термосолрохяв-лвния на постоянный резистор-шмитатор. Если выходное напряжение после этого нормальное, выдается сообщение о неисправности в цепи термосопротивления, г противном случае сообщается о неисправности в каскаде усиления. 2. Модули мешалок, воздушного и пеглстальтического насосов. ШП измеряет потребляемый iow и сравни: ает его с номинально допустимым при заданном релизе работы "одулг. После этого

выдается соответствующее сообщение. 3. Модуль предусилителеи (ПУ)■

МПП измеряет выходное напряжение и сравнивает его с допустимым. В случае несоответствия, выдается сообщение о необходимости ручной замены датчиков на иммитаторы. После подключения иммитаторов сообщается о местонахождении неисправности (в датчике или в каскаде усиления). МПП также проводит автоматическую тестировк/ своих основных узлов и блоков: микро-процесспра, микросхег ОЗУ, микросхем ввода-вывода. При обнаружении ошиоок или неправильной работы перечисленных узлов прибор выдает сообщение. Проверка ОЗУ осуществляется способом подсчета контрольной суммы по методу CRC всего содержимого запоминающего устройства о последующим сравнением о паспортным значением. Дальнейшая тестировка осуществляется ПК. Специально встроенная подпрограмма ТЕСТИРОВКА осуществляет проверку работы программы "BIOMETRIK",' линии связи с МПП, а также по специальному алгоритму осуществляет обработку.- тестировочных сообщений с МПП. Описание выбрзннсй конструкции Прибор состоит' из следующих основных узлов:

1. Первичного преобразовательного блокгг (ППБ);

2. Микропроцессорного преобразователя (МПП);

3. Персонального компъдтеоа (ПК). ' • ■ Первичный преобразивательтай блок выполнен в .виде стандартного КРНЙТа (Евроконструктив).

КРЕЙТ состой из следующих модулей:

- мод/ля питания (МП) - . (выходные напряжения +/- 5В и +/- 15В);

- модуля воздушного термостата (МВТ)- : (диапазон регулирования температуры 20 - 40°C)j

- модуля перистальтического насоса (МЛН) (диапазон регулирования 0,5 - 5 л/чао)j

- модуля мембранного насоса (ММН) (диапазон регулирования 2-20 л/час);

- модуля электромагнитных катушек для привода магнитных мешалок (ММ) (диапазон регулирования 50 - Б00 об/мин);

- модули предусилителей (МПУ): 8 идентичных высокоомных пов-

торителей

Характеристики усилителей: диапазоны входных напряжений +/ - 2В; диапазоны выходных напряжений +/- 2В; сопротивления входа до 100 ГОм; сопротивления выхода 1 кОм ).

Для устранения температурного дрейфа 1.ПУ и электрохимические ячейки термостатируются.

МПП осуществляет следующие функцш.:

- программируемое управление модулями ППБ;

- аналого-цифровое преобразование сигнала с коммутатора и передачу его на ПК по стандартное/ интерфейсу 1532320;

- вались принимаемых данных в ОЗУ,

4. ИСПЫТАНИЯ ШОШЮИРОШШГО ШИЕРЙТЕЛЫШШ &ЗДШ

Макетный образец ¿ИМ был изготовлен совместно кафедрой Тех-, подогни микробиологического синтеза СШ ТИ и ИТ® "Экодат" в рзмках межвузовской'инновационен-прогришы . "Биотехнология/ Диагностирующие тест-системы". ' ..'.,' ' .

Лабораторные испытания АШ провод, лйсь с целью опреде--лешш его метрологических.характеристик в модельных• средах. . В качестве' -эталонных использовали' разлитые концентрации ЯН-зР! в 0,1 н растворе НгБОз. .Для .равбазления применялась деионизированная вода. Поскольку , приготовление точных эталонных растворов НН^СЬ затруднительно,(необходимо.применение деионизировайной воды,' высокая летучесть аммиака и др.)' проводились параллельные определения о томощью КН4+-ионоселек-тивного .электрода. Исполььовался сепйко выпускаешь электрод НТФ."Экодат". Поскольку чтший п,эдел бпределения Ш-1+ селективного эх ктрода 10"6 чоль/л, проводилось концентрирование раствороЕ аммиака в поглотительном сосуд* Зайцева. В качестве поглотительной жидкости ис..ольеовадся 0,1н раствор Нг304 в воде. Все использованные при испытаниях измерительные средства имеют государственный пеестровый номер. 'Установлены следующие аналитические параметры аналигпора:

- диапазон измерения

концентрации ¿ммиака .............. 10~9 - 10"1 моль/л;

- диапазон линейности

электродной функции ................ 5*10~9 - Ю-1 моль/л;

- дрейф нулевой линии........................... 0,6 Х/чао;

- относительная ошибкп преобразования................ 0,27.;

- максимальное время отклика по уровню 0,95 ......... 2 мин.

Медицинские испыталия АИМ проводились на группе из 10 человек. Для сравнения использовался линейно-колористический метод. Данные испытаьлй приведены в табл.1.

Как видно из ""юлицы, имеются небольшие расхождения между показаниями линейно-колористического метода и АИМ у пациентов с низким уроьчем аммиака. Эти расхождения объясняются большей точность») предложенного аппаратурного оформления потенциометрического метода в области низких концен-_тгзций __аммиака по_срг»знению ^инейно-колористическим^^^

Резуп>таты обследования больных"*о" "равными формами гаотродуоде-нальной патологии и здоровых лиц с помощью двух методов» потенциометрического и линейно-колористического.

Диагноз Число пациентов Число лиц с показателем.аммиака Средний показатель аммиака

0,1-0,9 1,0-1,6 1.7-2,4 2,6-3,2 3,3-4,0

здоровые 30 27/25* 3/5 - с . «. - 0,6

гастрит В язвенная болезнь 5 ! б 1.8

гастрит А б б - - - - 0,2/0,6

'в числителе записаны данные потенииометричечско;о определения аммиака; в внаменателе - аэротестом. Размерность иг/иг

ВЫВОДИ

1. разработан датчик аммиака и метод детекции хелико-бактериозной инфектщи неинваеивным способом. Метод пригоден для экспресс-диагностики хеликобактериоза путем . измерения концентрации аммиака в воздухе ротовой полости пациента.

2. Разработан алгоритм потенциометрического определения наномолярных концентраций аммиака, сформулировано техническое зедание к основным аналитическим характеристикам измерительной аппаратуру.

- ИО -

3. Разработаны основные функциона" ьные блоки и исполнительные механизмы для аппаратурной рьалгэации метода:

- первичный преобразовательный, блок, выполняющий функции пробоотбора, пробоподготовки и преобразованию величины концентрации аммиака в пропорциональный ей низкоомный' электрический сигнал;

- вторичный микропроцессорный преобразователь, выполняющий функции анавогово-цифрового преобразования сигнала, передачу его по последовательному интерфейсу на вход персонального компьютера, упраг ления и тестирования всех узлов первичного преобразовательного блока.

4. Разработан и изготовлен макетный образец автоматизированного измерительного модуля для диагностики хеликобакте-риоза;

5.- Разработано программ®, э обеспечение для проектирования эксперимента, регистрации и гатематической обработки определяемых величин. Конструкция прибора позволяет исполь- '■ вовать его в качестве отдельного модуля автоматизированном рабочем месте биохимика-гаотроэнтерологз, я такие проектировать на его основе медико-биологически анализаторы подобно-. . го класса для решения других прикладных задач." .

• * .

D0 ХЕШ ДШЗШЧАЩШ ОПУБЛИКОВАЛ СВДРЩйЕ РАШШ:

1. Яковлев В.И.f Диагацпаняк , И.Э. Анализатор «колорода на ■ основе амперометрического датчика р02".Тез. докл. конфер. .' "Датчики и преобразователи информации и систем измерения, контроля и управлэшш" (Датчик-94)- Гурзуф, май 1994'г.

2. Яковлев В.И., Дяагацпаня;. И.Э. "Измерительная система для количественной диагностик!* хеликосзктериоза". Тез. докл. Всеросс. нау". кэнфер. "Химия и технология лекарственных вещеотв".-С.-Петербург,.28-30 июня 1994г.

3. A.C. N 1592338 (ОССР). Датчик для n?v; рения парциального давления растворенных гааол/ Брис ер В.Л., Таяынкин В.А., Ландау И.Н., Диагацпанян Опубл.! 05.1990. бег".N 20

29.05.?5 За/. 103-50 ?ТП 1!К С-.-ГГЕЗ МоокогогаЗ пр., 25