2.2 Разработка детектора
Нефелометрия – количественный анализ, основан на измерении интенсивности светового потока, рассеянного частицами в растворе.
Интенсивность рассеянного света пропорциональна числу и величине частиц. Согласно уравнению Релея, поток рассеяния:
где n1 и n2 – коэффициенты преломления частиц и среды; C – концентрация рассеивающих частиц; V – объем частицы; r – расстояние до наблюдателя; β – угол между падающим и рассеянным потоками.
Так как при нефелометрических исследованиях интенсивность света уменьшается, но спектральные характеристики не меняются, величины n1, n2, r и β остаются постоянными, поэтому выражение можно записать в виде:
где k – коэффициент пропорциональности, зависящий от свойств суспензии и типа прибора.
В исследованиях регистрируется поток, рассеянный под углом к падающему потоку. Исследуются небольшие концентрации взвешенных частиц.
Структурная схема нефелометра представлена на рисунке 4:
Рисунок 4 – Структурная схема нефелометра
Световой поток генерируется лазерным источником и проходит через конденсатор 1 и линзу 1, задача которых поляризация и фокусировка светового потока на проточную ячейку, по которой следуют измеряемые клетки биопробы.
Прямой свет, проходящий через ячейку, захватывается светоловушкой, а рассеянный свет разделяется на две световые линии в зависимости от угла отражения. Линзы 2 и 3 помогают в разделении прямого и бокового рассеяния, а конденсаторы 2 и 3 поляризуют поступающие сигналы.
Световой поток, проходящий через эту систему попадает на два фотоэлемента, сигнал с которых подается на микроконтроллер. Величина сигнала идущая от конденсатора 2 определяется световым потоком, рассеявшимся под малым углом (прямое рассеивание), а через конденсатор 3 проходит поток рассеяния под большим углом (боковое рассеивание). [4]
3 Структурная схема автоанализатора
Структурная схема разработанного автоанализатора представлена на рисунке 5.
Рисунок 5 – Структурная схема автоанализатора
Биопроба костного мозга подготовленная в соответствии с аналитической методикой загружается в автоматическую систему пробоотбора.
Далее проба вместе с воздухом, разбавителем и реагентом поступаем в систему воздушной сегментации пробы, процесс преобразования пробы которой был описан в разделе 2.1.
Проточная ячейка, по которой проходит поток разделенных клеток, полученный в системе воздушной сегментации пробы через оптическую систему один облучается лазерным источником. Прямой и боковой рассеянный свет проходит через оптическую систему 2 и фиксируется фотометрическим детектором (подробное описание оптических систем представлено в разделе 2.2). Остатки воздуха, реагентов, прошедшие измерение клетки и прочие отходы выводятся из анализатора с помощью системы вывода отходов.
Сигнал с фотометрического детектора попадает на микроконтроллер, выполняющий функцию анализа и интерпретации полученных результатов. Результаты исследований визуализируются на дисплее анализатора, для чего разработан удобный и информативный интерфейс, который в том числе позволяет проводить мероприятия по контролю качества. Также результаты исследований могут хранится на устройстве хранения или передоваться на другие устройства с помощью интерфейса передачи данных. Еще одной функцией микроконтроллера является управление работой всех систем автоанализатора.
При дозировании пробы должно быть сведено к минимуму влияние предыдущей пробы на последующую. В разработанном автоанализаторе это делается путем промывки тракта дозирования специальным раствором детергента, который подается через специальную систему промывания и выводится системой вывода отходов. Система промывания представляет собой насос с емкостью, заполненной детергентом.
Элементы автоанализатора, требующие энергию для работы питаются с помощью блока питания, который преобразует энергию сети в постоянное напряжение питания.