Специализированные фотометрические средства биомедицинской техники.

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.