Приборостроение для биологии и медицины. Рубрика в журнале - Научное приборостроение
Оптическая мультисенсорная система для неинвазивной диагностики
Статья научная
Рассмотрена новая структура оптической мультисенсорной системы (ОМС), в которой вместо селективных оптических сенсоров применены полиселективные сенсоры, отличающиеся наличием полосовых фильтров с неравномерной спектральной характеристикой. По оценке интенсивности компонентов света, отраженного от биологических тканей, делаются выводы о функциональном состоянии организма человека. Спектральный состав света облучения пациента определяется набором монохромных оптических излучателей. При необходимости изменение спектра облучения производится сменой набора излучателей и выбором соответствующей матрицы чувствительности из базы данных. Апробация ОМС, выполненная на математической модели шестисенсорной системы, показала, что при хорошем знании формы компонентов отраженного света данная модель оценивает интенсивность отраженного света без систематических ошибок при расстоянии между пиками (разрешении), равном ширине на половине высоты.
Бесплатно
Статья научная
Предложен неинвазивный метод анализа кислородного обеспечения тканей человека с применением методов математической обработки многомерных данных, имеющий важное диагностическое значение. В результате экспериментальных исследований с участием 10 испытуемых при помощи неинвазивной оптической обучаемой диагностической системы были проведены измерения с целью получения массива информации в условных единицах многоканального оптического анализатора видимого диапазона спектров. Полученные результаты математической обработки экспериментальных данных показывают, что предложенная методика является эффективной и может найти применение в практической медико-биологической экспресс-диагностике.
Бесплатно
Перспективы развития аппаратов вспомогательного кровообращения (обзор)
Статья обзорная
Данная статья посвящена обзору аппаратов вспомогательного кровообращения третьего поколения, которые показаны при тяжелых формах сердечной недостаточности. Эти аппараты применяются при отсутствии донорского органа или при восстановлении ослабленного миокарда собственного сердца. Острый дефицит донорских органов требует незамедлительных решений по усовершенствованию существующих, проектированию и изготовлению новых аппаратов вспомогательного кровообращения, которые позволят продлить жизнь людям с сердечной недостаточностью. Несомненно, к таким аппаратам предъявляются высокие требования по надежности, безопасности и биосовместимости. Развитие подшипников и подшипниковых узлов для медицинских аппаратов вспомогательного кровообращения является актуальной задачей, анализ решений которой приводится здесь.
Бесплатно
Портативный масс-спектрометр с мембранным вводом пробы для анализа чрезкожного выделения CO2
Статья научная
Портативный масс-спектрометр с мембранным методом ввода пробы, разработанный ранее, показал стабильную воспроизводимость и скорость анализа. Для уменьшения времени анализа, удобства использования и снижения влияния на кровоток в работе был разработан модернизированный мембранный интерфейс. Была выполнена калибровка масс-спектрометра с мембранным интерфейсом. Представлены результаты разработки и апробации неинвазивного масс-спектрометрического метода измерения чрезкожного выделения CO2 здоровых людей в 3 точках тела. Проведены измерения концентрации СО2, выделенного через кожу во время умеренной и тяжелой физической нагрузки.
Бесплатно
Прибор для термостабилизации кюветы с живыми клетками
Статья научная
Широкое использование клеточных технологий в современных биологических и прикладных исследованиях требует наличия устройства, позволяющего проводить операции с живыми клетками в оптимальных для них условиях. В "Институте биологического приборостроения с опытным производством РАН" (ИБП РАН) разработан и изготовлен "Прибор для термостабилизации кюветы с живыми клетками", позволяющий оптимизировать температуру жидкостей в кювете с клетками и эмбрионами теплокровных. Конструкция кюветы позволяет вводить в клетки электроды для измерения их электрических параметров. Прибор состоит из двух частей: контроллера и термостолика с кюветой. Термостолик может быть установлен на предметный столик микроскопа или на стол под лупой. Освещение производится снизу кюветы. Температура кюветы может быть установлена от 10 до 50 ºС. Точность поддержания температуры ± 0.1 ºС.
Бесплатно
Применение искусственного интеллекта в анализе данных электрокардиографа сверхвысокого разрешения
Статья научная
Целью данного исследования является демонстрация возможности классификации данных измерений малогабаритного блока для снятия, регистрации и записи электрокардиосигналов (ЭКС) по методу электрокардиографии сверхвысокого разрешения (ЭКГ СВР), разработка которого ведется в лаборатории 235 Института аналитического приборостроения Российской академии наук (ИАП РАН). Для классификации результатов электрокардиографических измерений использовалась 4-слойная сверточная нейронная сеть (НС), обученная и протестированная на базе данных, состоящей из 90 записей ЭКС СВР, полученных в ходе экспериментов по моделированию острой ишемии миокарда на подопытных крысах. Каждый опыт включал в себя три этапа эксперимента — "стабилизация", "ишемия" и "реперфузия", характеризующихся разной морфологией и спектральными характеристиками регистрируемых сигналов. Была поставлена задача автоматически оценить вероятность принадлежности каждого кардиоцикла одной записи ЭКС СВР к одному из 4 классов, соответствующих трем основным этапам экспериментов, а также переходному этапу между стадиями стабилизации и ишемии. Для оценки качества классификации была построена кривая обучения модели, а также временнáя зависимость оценки вероятности принадлежности каждого кардиоцикла одной записи ЭКС СВР к одному из 4 классов.
Бесплатно
Применение масс-спектрометрии для контроля антибиотиков в молоке
Статья научная
На примере линкомицина показана возможность использования количественной масс-спектрометрии для обнаружения антибиотиков в широком диапазоне концентраций в молоке пролеченных животных. Построена калибровочная кривая для определения концентрации линкомицина в молоке для МХ5310 - времяпролетного масс-спектрометра с источником ионов типа "электроспрей" и ортогональным способом ввода ионов. Обнаружен линкомицин в молоке при его концентрациях, меньших и больших ПДК.
Бесплатно
Статья научная
Описан масс-спектрометрический интерфейс для измерения концентрации анестезиологических препаратов в биологических жидкостях (плазме крови и моче). Забор проб биологических жидкостей осуществлялся во время сбалансированной ингаляционной (севофлуран, фентанил) анестезии и тотальной внутривенной (пропофол, фентанил) анестезии. Описанная методика измерения концентрации препаратов в биологических жидкостях не требует пробоподготовки для ввода образца в интерфейс масс-спектрометра. В интерфейсе использовалась гидрофобная селективная мембрана, которая позволяла выделять анестезиологические препараты из биологических жидкостей: ингаляционный анестетик севофлуран, гипнотик пропофол. Продемонстрирована возможность использования мембранного интерфейса для измерения абсолютной концентрации внутривенного гипнотика пропофол в плазме крови.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты разработки и лабораторных испытаний опытного образца портативного автоматического прибора для экспресс-диагностики туберкулеза и определения лекарственной устойчивости возбудителя. Система состоит из анализатора и одноразового картриджа, содержащего все необходимые реагенты для пробоподготовки и проведения ПЦР. Протокол анализа предусматривает обработку мокроты (ультразвуковая обработка, лизис и экстракция ДНК с использованием магнитных частиц), последующую гнездовую ПЦР в режиме реального времени для детекции возбудителя туберкулеза (Mycobacterium tuberculosis) и анализ мутаций гена rpoB методом плавления зондов. В лабораторных испытаниях на образцах мокроты показано, что система успешно выявляет ДНК Mycobacterium tuberculosis (мишень IS6110) с высокой чувствительностью, в том числе в образцах с низкой бактериальной нагрузкой, и корректно идентифицирует мутации, обусловливающие устойчивость к рифампицину. При этом внутренний контроль подтверждает отсутствие ингибирования ПЦР. Точность результатов сопоставима со стандартным лабораторным ПЦР-анализом. Технологические преимущества системы включают полную автоматизацию "от образца до результата" (время анализа около 2 ч) и снижение риска контаминации за счет закрытого картриджа в сравнении с классическими методами молекулярно-генетического анализа. Разработанная платформа перспективна для прикроватной диагностики туберкулеза (исследования по месту нахождения пациента), включая мультирезистентные формы. Планируется расширение панели тестов для выявления устойчивости не только к рифампицину, но и к изониазиду и фторхинолонам.
Бесплатно
Разработка экспериментальной версии программного обеспечения количественного ПЦР-анализа
Статья научная
В настоящей статье приведены результаты использования экспериментальной версии программного обеспечения количественного анализа для анализаторов нуклеиновых кислот АНК-32, АНК-48 и АНК-96, разработанной на основе нового способа автоматического определения порогового цикла Ct . Этот способ основан на аппроксимации зависимости сигнала ПЦР-РВ полиномом 3-й степени. Выполнена экспериментальная проверка погрешности калибровки при количественном ПЦР-анализе.
Бесплатно
ЭКСПРЕСС-ДИАГНОСТИКА ЗАБОЛЕВАНИЙ ПО ВЫДЫХАЕМОМУ ВОЗДУХУ НА ОСНОВЕ КВАДРУПОЛЬНОГО МАСС-СПЕКТРОМЕТРА
Статья научная
Данная работа является развитием исследований, опубликованных в журнале "Научное приборостроение" № 1, 2019. В сравнении с указанной статьей в данной работе расширен литературный обзор, впервые разработан и апробирован алгоритм расчета вероятности заболеваний. Приводятся результаты обработки данных больных, находящихся на лечении в двух онкологических клиниках. Расчет вероятности заболевания по данным масс-спектрометрического анализа выдыхаемого воздуха основан на определении принадлежности масс-спектра тестируемого больного соответствующей контрольной группе. Каждая контрольная группа формируется путем набора массива спектров не менее десяти пациентов с одним и тем же заболеванием. Диагностика выполняется путем преобразования матрицы спектров контрольной группы и спектра тестируемого больного в пространство главных компонент. Вероятность заболевания определяется по евклидову расстоянию координат больного от центроиды контрольной группы в многомерном пространстве главных компонент
Бесплатно
