RU2146051C1 - Method and device for determining internal erythrocyte oxygen consumption - Google Patents
Method and device for determining internal erythrocyte oxygen consumption Download PDFInfo
- Publication number
- RU2146051C1 RU2146051C1 RU95113848/14A RU95113848A RU2146051C1 RU 2146051 C1 RU2146051 C1 RU 2146051C1 RU 95113848/14 A RU95113848/14 A RU 95113848/14A RU 95113848 A RU95113848 A RU 95113848A RU 2146051 C1 RU2146051 C1 RU 2146051C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blood
- oxygen
- container
- vessel
- degree
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретения относится к области медико-биологических измерений и могут найти применение в лабораторной практике для биологических исследований и в медицине для диагностических целей. The invention relates to the field of biomedical measurements and can be used in laboratory practice for biological research and in medicine for diagnostic purposes.
Изобретения позволяют наблюдать спонтанную деоксигенацию пробы исследуемой крови и измерять скорость внутреннего потребления кислорода эритроцитами и могут быть использованы в медицинской практике для контроля за состоянием крови больного и подготавливаемой к переливанию донорской крови, а также для лабораторных исследований процессов оксигенации и деоксигенации крови. EFFECT: inventions make it possible to observe spontaneous deoxygenation of a test blood sample and measure the rate of internal oxygen consumption by red blood cells and can be used in medical practice for monitoring the patient’s blood condition and preparing for donated blood transfusion, as well as for laboratory studies of blood oxygenation and deoxygenation processes.
Известен способ измерения внутреннего потребления кислорода эритроцитами, основанный на методе измерения дыхания тканей Варбурга [Умбрейт В.В., Буррис Р.Х., Штауффер Дж.Ф. Макрометрические методы изучения тканевого обмена. М., Изд. иностр. лит. 1951, 360 с.]. Согласно известному способу скорость потребления кислорода тканями определяется по изменению давления в замкнутой системе за счет выделения или поглощения изучаемыми тканями газообразного продукта. Устройство для осуществления способа (прибор Варбурга) состоит из термостатируемых замкнутых сосудиков, соединенных с манометром и равномерно покачиваемых для обеспечения равновесия между газовой средой и инкубируемыми тканями. A known method of measuring the internal oxygen consumption of red blood cells, based on the method of measuring respiration of tissue of Warburg [Umbrayt V.V., Burris R.Kh., Stauffer J.F. Macrometric methods for studying tissue metabolism. M., ed. foreign lit. 1951, 360 pp.]. According to the known method, the rate of oxygen consumption by the tissues is determined by the change in pressure in the closed system due to the release or absorption of the gaseous product by the studied tissues. A device for implementing the method (Warburg device) consists of thermostatically controlled closed vessels connected to a pressure gauge and swinging uniformly to ensure equilibrium between the gaseous medium and the incubated tissues.
Зная объем замкнутого пространства, измеряя начальное давление в сосудиках и его изменение, рассчитывают объем выделившегося или поглощенного газа и скорость его выделения или поглощения. Knowing the volume of the confined space, measuring the initial pressure in the vessels and its change, calculate the volume of released or absorbed gas and the rate of its release or absorption.
Недостатком указанного решения являются ограничения по применению, обусловленные, во-первых, скоростью диффузии кислорода из заполняющей сосудики газовой среды в жидкую среду, в которой суспензированы исследуемые клетки (например, при изучении потребления дыхания эритроцитов - в плазму крови или физиологический раствор); во-вторых, выделением клетками в процессе дыхания углекислого газа. Для ускорения диффузии кислорода в жидкую среду сосудики равномерно встряхивают для улучшения газообмена и увеличивают парциальное давление кислорода в сосудиках. The disadvantage of this solution is the limitations on the application, firstly, due to the rate of oxygen diffusion from the gas medium filling the vessels into the liquid medium in which the studied cells are suspended (for example, when studying the consumption of erythrocyte respiration - into blood plasma or saline solution); secondly, the release of carbon dioxide by the cells during respiration. To accelerate the diffusion of oxygen into the liquid medium, the vessels are uniformly shaken to improve gas exchange and increase the partial pressure of oxygen in the vessels.
Однако увеличение парциального давления кислорода в газовой среде изменяет условия газообмена между исследуемой тканью и средой инкубации, поскольку содержание газов в среде инкубации отличается от состояния in vivo. However, an increase in the partial pressure of oxygen in the gaseous medium changes the gas exchange conditions between the test tissue and the incubation medium, since the gas content in the incubation medium differs from the in vivo state.
При этом невозможно проконтролировать, находится ли жидкая среда в равновесии с газообразной по кислороду. Для удаления углекислого газа в сосудики помещают поглотитель - щелочь. Однако отсутствие углекислого газа полностью не контролируется, кроме того, при его отсутствии условия дыхания также могут изменяться по сравнению с нативными. However, it is impossible to check whether the liquid medium is in equilibrium with the gaseous oxygen. To remove carbon dioxide, an absorber, an alkali, is placed in the vessels. However, the absence of carbon dioxide is not completely controlled, in addition, in its absence, respiration conditions can also change compared to native ones.
Недостатками указанных решений являются также необходимость использования относительно больших объемов исследуемых тканей (десятки миллилитров суспензий), невозможность проведения измерений в первые 10-15 мин после начала эксперимента из-за установления температурного равновесия в системе, невозможность проведения непрерывных измерений и, главное, недостаточная достоверность результатов, обусловленная визуальным характером наблюдения за показаниями прибора и обработкой их с помощью специальных таблиц. The disadvantages of these solutions are the need to use relatively large volumes of the studied tissues (tens of milliliters of suspensions), the inability to take measurements in the first 10-15 minutes after the start of the experiment due to the establishment of temperature equilibrium in the system, the inability to conduct continuous measurements and, most importantly, insufficient reliability of the results due to the visual nature of the observation of the readings of the device and their processing using special tables.
Более совершенным по сравнению с вышеизложенным методом и прибором Варбурга являются способ и устройство для определения скорости внутреннего потребления кислорода с использованием респирометра, в котором предусматривается автоматическая регистрация показаний капиллярного манометра с помощью фотоэлемента, подающего импульсы на регистрирующее устройство, в котором сигналы в виде штриховых меток наносятся на ленту с частотой, зависимой от скорости поглощения кислорода [Шахбазов В.Г., Ена Л.Д. Респирометр для изучения дыхания мелких организмов, например, семян. Авт.свид N 178198 от 12.09.64, бюлл. "Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки", 1966] , и при использовании микрореспирометра, в котором непрерывная регистрация потребления тканями кислорода осуществляется с помощью механоэлектронного преобразователя, соединенного с гидравлической системой, реагирующей на изменение давления в замкнутом пространстве, и показания которого регистрируются соответствующей аппаратурой [А.Л.Азин, Г.А.Вишковский. Микрореспирометр для определения количества потребленного тканями кислорода. Физиологический журнал СССР им. И.М.Сеченова, 1981, N 4, с. 618]. A more sophisticated method compared to the foregoing method and the Warburg device is a method and apparatus for determining the rate of internal oxygen consumption using a respirometer, which provides for automatic recording of capillary manometer readings using a photocell supplying pulses to a recording device in which signals in the form of bar marks are applied on a tape with a frequency depending on the rate of oxygen absorption [Shakhbazov V.G., Ena L.D. A respirometer for studying the respiration of small organisms, such as seeds. Autosvid N 178198 dated 12.09.64, bull. "Discoveries, inventions, industrial designs, trademarks", 1966], and when using a microrespirometer in which continuous recording of oxygen consumption by tissues is carried out using a mechanoelectronic converter connected to a hydraulic system that responds to changes in pressure in an enclosed space, and whose readings are recorded appropriate equipment [A.L. Azin, G.A. Vishkovsky. Microrespirometer for determining the amount of oxygen consumed by tissues. Physiological Journal of the USSR I.M.Sechenova, 1981, N 4, p. 618].
Эти решения в отличие от классического метода Варбурга позволяют вести непрерывные измерения и использовать образцы массой от 20 мг, однако в них по-прежнему остается неконтролируемым состав газовой среды в процессе эксперимента и условия диффузии кислорода между исследуемой тканью, средой инкубации и газовой средой. Соответствие содержания кислорода в газовой среде нативным параметрам контролируется с помощью полярографического электрода, комбинированного с прибором Варбурга [Э.С.Маилян, Е.А.Коваленко, Л.Б.Буравкова. Комбинированный метод изучения тканевого дыхания в условиях естественного газового гомеостаза. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 1981, N 4, с.85]. These solutions, unlike the classical Warburg method, allow continuous measurements and the use of samples weighing more than 20 mg, however, the composition of the gaseous medium during the experiment and the conditions of oxygen diffusion between the test tissue, the incubation medium and the gas medium still remain uncontrolled. Correspondence of the oxygen content in the gaseous medium to the native parameters is controlled using a polarographic electrode combined with a Warburg instrument [E.S. Mayilyan, E.A. Kovalenko, L.B.Buravkova. A combined method for studying tissue respiration in natural gas homeostasis. Pathological physiology and experimental therapy. 1981, N 4, p. 85].
Вместе с тем ограничения, накладываемые удалением углекислого газа, процессами диффузии газов между исследуемой тканью, средой инкубации и газовой средой и невозможностью измерений в первые 10-15 мин, остаются. At the same time, the restrictions imposed by the removal of carbon dioxide, the processes of gas diffusion between the test tissue, the incubation medium and the gas medium and the impossibility of measurements in the first 10-15 minutes remain.
Известны способы измерения внутреннего потребления кислорода эритроцитами, основанные на полярографическом методе [Руководство по изучению биологического окисления полярографическим методом. Под.ред. Г.М.Франка, М., Наука, 1973, 221 с.; Э.С.Маилян, Е.А.Коваленко, Л.Б.Буравкова. Комбинированный метод изучения тканевого дыхания в условиях естественного газового гомеостаза. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 1981, N 4, с. 85] . Указанный способ заключается в проведении электролиза исследуемого раствора в электрохимической ячейке и предусматривает определение внутреннего потребления кислорода на основании интерпретации зависимости между силой тока, характеризующей скорость электрохимического процесса, и потенциалом электрода или приложенным напряжением. Устройство для осуществления данного способа включает в себя схему питания, электроды в полярографической ячейке и регистратор. Known methods for measuring the internal oxygen consumption of red blood cells, based on the polarographic method [Guide to the study of biological oxidation by the polarographic method. Ed. G.M. Frank, M., Science, 1973, 221 p .; E.S. Mayilyan, E.A. Kovalenko, L.B.Buravkova. A combined method for studying tissue respiration in natural gas homeostasis. Pathological physiology and experimental therapy. 1981, N 4, p. 85]. The specified method consists in conducting electrolysis of the test solution in an electrochemical cell and involves determining the internal oxygen consumption based on the interpretation of the relationship between the current strength characterizing the speed of the electrochemical process and the electrode potential or applied voltage. A device for implementing this method includes a power circuit, electrodes in a polarographic cell and a recorder.
Полярографическим методом можно непосредственно измерить напряжение (концентрацию) кислорода в растворе или суспензии. Ограничения на применения этого метода накладывается процессами диффузии кислорода между исследуемой тканью и средой инкубации и диффузии кислорода к электроду, "отравлением" электрода продуктами электролиза, либо, если поверхность электрода защищена газопроницаемой мембранной, его инерционностью и снижением чувствительности метода. Причем каждой конкретной цели измерения должна соответствовать определенная конструкция кислородного электрода. The polarographic method can directly measure the voltage (concentration) of oxygen in a solution or suspension. Limitations on the application of this method are imposed by the processes of oxygen diffusion between the test tissue and the incubation medium and oxygen diffusion to the electrode, "poisoning" of the electrode by electrolysis products, or if the electrode surface is protected by a gas-permeable membrane, its inertia, and a decrease in the sensitivity of the method. Moreover, each specific measurement goal must correspond to a specific design of the oxygen electrode.
Обуславливаемые налагаемыми ограничениями недостатки известных решений не позволяют успешно использовать их для исследования внутреннего потребления кислорода эритроцитами. Due to the limitations imposed by the limitations of the known solutions, they cannot be successfully used to study the internal oxygen consumption of red blood cells.
Близкими к заявляемому устройствами для исследования свойств крови, которые могут считаться устройствами - прототипами, являются устройства для контроля кислородно-транспортной функции крови [М.В.Фок, А.Р.Зарицкий, Г.А. Прокопенко, В.И.Грачев, М.И.Умаров "Способ определения оксигенационных свойств крови и устройство для определения кривой диссоциации оксигемоглобина крови", Авторское свидетельство СССР N 1608583 от 23.11.90, бюлл. N 43, МКИ G 01 N 33/49]. Close to the claimed device for studying the properties of blood, which can be considered devices - prototypes, are devices for monitoring the oxygen-transport function of blood [M.V. Fok, A.R. Zaritsky, G.A. Prokopenko, V. I. Grachev, M. I. Umarov "Method for determining the oxygenation properties of blood and a device for determining the dissociation curve of blood oxyhemoglobin", USSR Author's Certificate N 1608583 of 11.23.90, bull. N 43, MKI G 01 N 33/49].
Известное устройство для контроля кислородно-транспортной функции крови содержит герметичную термо- и влагостатируемую камеру, подсоединенную к системе подачи газовой смеси с регулятором парциального давления кислорода в газовой смеси, регулятором парциального давления кислорода в газовой смеси, установленный в камере газообменник, оптический оксиметр с чувствительным элементом для оптической связи с исследуемой кровью и регистратор, подключенный к оксиметру. В этом известном решении имеет место принудительная оксигенация или деоксигенация пробы крови, происходящая в результате кислородного обмена крови с газовой средой, находящейся в контакте с кровью, на фоне спонтанной деоксигенации. При его использовании необходимыми элементами конструкции являются узлы и детали, обеспечивающие контакт поверхности крови с газовой средой для газообмена между средой и плазмой крови. A known device for monitoring the oxygen-transport function of blood contains a sealed thermo- and moisture-resistant chamber connected to a gas mixture supply system with a partial oxygen pressure regulator in the gas mixture, a partial oxygen pressure regulator in the gas mixture, a gas exchanger installed in the chamber, an optical oximeter with a sensitive element for optical communication with the test blood and a recorder connected to an oximeter. In this known solution, there is a forced oxygenation or deoxygenation of a blood sample resulting from oxygen exchange of blood with a gaseous medium in contact with blood against a background of spontaneous deoxygenation. When using it, the necessary structural elements are components and parts that ensure contact of the blood surface with the gaseous medium for gas exchange between the medium and blood plasma.
Известное устройство не обеспечивает возможности измерения скорости спонтанной деоксигенации крови, на фоне которой происходит принудительная оксигенация или деоксигенация, и, следовательно, не позволяет определить скорость внутреннего потребления кислорода эритроцитами. The known device does not provide the ability to measure the rate of spontaneous deoxygenation of blood, against which forced oxygenation or deoxygenation occurs, and, therefore, does not allow to determine the rate of internal oxygen consumption by red blood cells.
Проведенные исследования обнаружили способность эритроцитов изменять проницаемость мембраны более, чем на три порядка величины в цикле кровообращения, причем структура мембраны претерпевает глубокие изменения, что в свою очередь воздействует на функционирование мембранных белков, в том числе ионных насосов и ферментов. Нарушения в механизме циклического изменения проницаемости эритроцитарной мембраны влекут за собой нарушения в выполнении эритроцитами их газотранспортной функции и, как следствие, вызывают патологическое состояние организма в целом. Показано, что для энергетического обеспечения процесса изменения мембранной проницаемости наряду с анаэробным гликолизом в эритроцитах должно существовать анаэробное усвоение глюкозы. Скорость внутреннего потребления кислорода эритроцитами в процессе спонтанной деоксигенации прямо пропорциональна интенсивности аэробного усвоения глюкозы, то есть количеству действующих ферментов. Таким образом, скорость внутреннего потребления кислорода эритроцитами является параметром, характеризующим энергетическое состояние исследуемой крови, в связи с чем заявляемое изобретение может быть использовано для контроля энергетического состояния крови, отражающего состояние организма в целом. Studies have shown the ability of red blood cells to change the membrane permeability by more than three orders of magnitude in the blood circulation cycle, and the membrane structure undergoes profound changes, which in turn affects the functioning of membrane proteins, including ion pumps and enzymes. Violations in the mechanism of cyclic changes in the permeability of the erythrocyte membrane entail violations in the erythrocytes performing their gas transport functions and, as a result, cause a pathological condition of the body as a whole. It was shown that for energy support of the process of changing membrane permeability, along with anaerobic glycolysis in red blood cells, anaerobic glucose uptake must exist. The rate of internal oxygen consumption by red blood cells during spontaneous deoxygenation is directly proportional to the intensity of aerobic absorption of glucose, that is, the number of active enzymes. Thus, the rate of internal oxygen consumption by red blood cells is a parameter characterizing the energy state of the blood being studied, and therefore the claimed invention can be used to control the energy state of the blood, reflecting the state of the organism as a whole.
Использование заявленных изобретений позволяет, наблюдая спонтанную деоксигенацию пробы крови, измерять скорость внутреннего потребления кислорода эритроцитами и, соответственно, осуществлять контроль энергетического состояния крови. The use of the claimed inventions makes it possible, by observing the spontaneous deoxygenation of a blood sample, to measure the rate of internal oxygen consumption by red blood cells and, accordingly, to control the energy state of the blood.
Указанный технический результат при реализации изобретения по способу определения скорости внутреннего потребления кислорода эритроцитами крови, заключающемуся в заполнении сосуда исследуемой пробой крови, размещении сосуда с исследуемой пробой крови в термостатируемой камере и непрерывном измерении степени насыщенности кислородом исследуемой пробы крови, достигается тем, что в качестве сосуда используют емкость из газонепроницаемого материала, заполнение сосуда пробой крови производят полностью, без газовых включений, и перед размещением в термостабилизируемой камере сосуд герметично закрывают, при этом по изменению степени насыщенности крови кислородом определяют скорость ее спонтанной деоксигенации и скорость внутреннего потребления кислорода эритроцитами рассчитывают по формуле
где V - скорость внутреннего потребления кислорода кровью (в литрах кислорода на литр крови в мин);
α(t) - степень насыщенности крови кислородом в момент времени t (в %);
Q - количество гемоглобина в литре крови (в граммах), способного обратимо присоединить кислород;
dα/dt - - скорость спонтанной деоксигенации крови (в мин-1).The specified technical result when implementing the invention by a method for determining the rate of internal oxygen consumption by red blood cells, which consists in filling a vessel with a blood sample, placing a vessel with a blood sample in a temperature-controlled chamber and continuously measuring the degree of oxygen saturation of a blood sample under study, is achieved by the fact that as a vessel use a container of gas-tight material, filling the vessel with a blood sample is done completely, without gas inclusions, and before zmescheniem termostabiliziruemoy chamber in the vessel was sealed, and the degree of change in the blood oxygen saturation value is determined its spontaneous deoxygenation rate and speed of the internal consumption of oxygen by red blood cells is calculated by the formula
where V is the rate of internal oxygen consumption of blood (in liters of oxygen per liter of blood per minute);
α (t) is the degree of blood oxygen saturation at time t (in%);
Q - the amount of hemoglobin in a liter of blood (in grams), capable of reversibly adding oxygen;
dα / dt - is the rate of spontaneous blood oxygenation (in min -1 ).
Точность измерения повышается, если для предотвращения оседания эритроцитов в процессе измерения пробу крови в сосуде перемешивают. The measurement accuracy is increased if, to prevent the erythrocyte sedimentation during the measurement, the blood sample in the vessel is mixed.
Необходимая точность измерения достигается и при другом варианте осуществления способа определения скорости внутреннего потребления кислорода эритроцитами, при котором измерение степени насыщенности кислородом крови начинают после оседания эритроцитов на дно сосуда. The necessary measurement accuracy is achieved with another embodiment of the method for determining the rate of internal oxygen consumption of red blood cells, in which the measurement of the degree of oxygen saturation of the blood begins after the erythrocytes settle on the bottom of the vessel.
Достижение указанного технического результата при реализации изобретения по заявляемому устройству для определения внутреннего потребления кислорода эритроцитами крови обеспечивается тем, что устройство содержит сосуд для размещения исследуемой пробы крови, помещенный в термостатируемую камеру, и регистратор степени насыщенности крови кислородом и отличается тем, что сосуд для крови выполнен в виде емкости из газонепроницаемого материала, имеет приспособление для заполнения его кровью исследуемой пробы полностью, без газовых включений, и для герметичного закрывания после заполнения его кровью. Конструкция устройства исключает газообмен крови с внешней газовой средой как в результате непосредственного контакта крови и газовой среды, так и в результате диффузии кислорода сквозь стенки сосуда. The achievement of the specified technical result when implementing the invention according to the claimed device for determining the internal oxygen consumption of blood erythrocytes is ensured by the fact that the device contains a vessel for placement of the test blood sample, placed in a temperature-controlled chamber, and a recorder of the degree of blood oxygen saturation and differs in that the blood vessel is made in the form of a container of gas-tight material, has a device for filling it with blood of the test sample completely, without gas incl , in- and hermetically closing it after filling with blood. The design of the device eliminates the gas exchange of blood with an external gas environment both as a result of direct contact of blood and the gas medium, and as a result of diffusion of oxygen through the walls of the vessel.
Частным случаем осуществления устройства является такой, при котором регистратор степени насыщенности крови кислородом выполнен полярографически с чувствительными элементами для погружения в пробу крови. A special case of the device is one in which the recorder of the degree of blood oxygen saturation is made polarographically with sensitive elements for immersion in a blood sample.
В другом варианте исполнения устройства регистратор степени насыщенности крови кислородом выполнен в виде оптического оксиметра, чувствительный элемент которого размещен внутри сосуда для крови или вне его. In another embodiment of the device, the recorder of the degree of blood oxygen saturation is made in the form of an optical oximeter, the sensitive element of which is placed inside the blood vessel or outside it.
В случаях, если сосуд для размещения пробы крови выполнен из светопрозрачного материала, чувствительный элемент оксиметра может быть размещен снаружи сосуда. In cases where the vessel for placing the blood sample is made of translucent material, the sensitive element of the oximeter can be placed outside the vessel.
В случаях, если сосуд для размещения пробы крови выполнен из светонепрозрачного материала, чувствительный элемент оксиметра снабжен световодами для обеспечения оптической связи с исследуемой пробой крови в сосуде. In cases where the vessel for placing the blood sample is made of opaque material, the sensor element of the oximeter is equipped with optical fibers to provide optical communication with the test blood sample in the vessel.
Изобретение предусматривает различные модификации устройства, при которых исключается оседание эритроцитов, что увеличивает точность измерения. The invention provides for various modifications of the device, which eliminates the sedimentation of red blood cells, which increases the accuracy of the measurement.
В одном из частных случаев реализации устройства оно имеет механизм для перемешивания крови в сосуде. In one particular case of the device, it has a mechanism for mixing blood in a vessel.
В другом случае исключение оседания эритроцитов обеспечивается тем, что устройство снабжено механизмом вращения сосуда вокруг его горизонтальной оси. In another case, the elimination of erythrocyte sedimentation is ensured by the fact that the device is equipped with a mechanism for rotation of the vessel around its horizontal axis.
Возможно также исполнение устройства, в котором для исключения оседания эритроцитов механизм перемешивания крови может быть выполнен в виде активатора, размещенного в сосуде и связанного с приводом его движения, размещенным вне сосуда. It is also possible to design a device in which, to prevent erythrocyte sedimentation, the blood mixing mechanism can be made in the form of an activator placed in a vessel and connected with its movement drive located outside the vessel.
Во всех случаях осуществления изобретения сосуд для размещения пробы крови выполняется в виде емкости из газонепроницаемого материала и имеет приспособления для его герметизации для исключения газообмена крови с окружающей газовой средой. In all cases of the invention, the vessel for placing the blood sample is made in the form of a container of gas-tight material and has devices for its sealing to prevent gas exchange of blood with the surrounding gas medium.
В частном случае сосуд для размещения крови может быть выполнен в виде стеклянного цилиндра, снабженного приспособлением для его заполнения кровью, которое может быть выполнено в виде поршня, размещенного в одном его торце, в то время как другой его торец оборудован полой иглой для забора крови, которая после заполнения сосуда закрывается колпачком (крышкой, пробкой, запечатывается чем-то типа воска, пицеина). In a particular case, the vessel for placement of blood can be made in the form of a glass cylinder equipped with a device for filling it with blood, which can be made in the form of a piston placed in one of its ends, while the other end is equipped with a hollow needle for blood collection, which, after filling the vessel, is closed with a cap (lid, cork, sealed with something like wax, picein).
В другом исполнении в качестве сосуда для размещения крови может быть использован стеклянный капилляр, смонтированный с возможностью вращения вокруг его горизонтальной оси. In another embodiment, a glass capillary mounted to rotate around its horizontal axis can be used as a vessel for accommodating blood.
Необходимая точность измерения достигается и в следующем варианте исполнения устройства, при котором сосуд для крови выполняется в виде плоской камеры из светопрозрачного газонепроницаемого материала, внутренняя полость которой имеет столь малую глубину, что эритроциты пробы крови оседают на дно за время, много меньшее времени, необходимого для проведения измерений, после чего оседание эритроцитов прекращается и не вносит более искажений в измеряемую величину оптического сигнала, что исключает необходимость перемешивания. Обоснование возможности получения указанного выше результата при использовании заявленных изобретений заключается в следующем. The necessary measurement accuracy is also achieved in the next embodiment of the device, in which the blood vessel is made in the form of a flat chamber made of translucent gas-tight material, the internal cavity of which has such a small depth that the red blood cells of the blood sample settle to the bottom in a time much shorter taking measurements, after which the sedimentation of red blood cells stops and does not introduce more distortions into the measured value of the optical signal, which eliminates the need for mixing. The rationale for obtaining the above result when using the claimed invention is as follows.
Энергетическое состояние эритроцита в основном определяется концентрацией в их цитоплазме макроэргических молекул аденозинтрифосфорной кислоты и работой ионных насосов, поддерживающих трансмембранный потенциал эритроцитов. Молекулы аденозинтрифосфорной кислоты гидролизуются в процессе деятельности калий-натриевых насосов, в результате деятельности которых на мембране клеток устанавливается и поддерживается трансмембранный потенциал. Поддержание трансмембранного потенциала на необходимом уровне является определяющим фактором для функционирования механизма изменения проницаемости мембраны для низкомолекулярных соединений, играющего важнейшую роль в осуществлении эритроцитами их кислородно-транспортной функции и нарушения которого приводят к тяжелым для организма последствиям. В частности, в низкоэнергетическом состоянии эритроцитов, характером для консервированной крови, их мембрана теряет способность уменьшать проницаемость - "закрываться" - при высоких степенях оксигенации, что приводит как к чрезмерному снабжению кислородом клеток в органах и тканях, где его требуется мало, так и к недостатку кислорода в тех тканях, где его нужно много. Кроме того, работа ионных насосов, регулирующих суммарные потоки ионов и воды из плазмы крови в цитоплазму эритроцитов и наоборот, в высокоэнергетическом (нативном) состоянии эритроцита сказывается на потоках воды и ионов солей через базальные мембраны капилляров тканей. При нарушении работы ионных насосов, имеющем место при переходе эритроцитов в низкоэнергетическое состояние, потоки воды и осмотических частиц через базальные мембраны капилляров изменяются, что вызывает нарушения водно-солевого обмена между кровью и тканями. The energy state of the red blood cell is mainly determined by the concentration of macroergic adenosine triphosphoric acid molecules in their cytoplasm and the operation of ion pumps supporting the transmembrane potential of red blood cells. The molecules of adenosine triphosphoric acid are hydrolyzed during the activity of potassium-sodium pumps, as a result of which the transmembrane potential is established and maintained on the cell membrane. Maintaining the transmembrane potential at the required level is a determining factor for the functioning of the mechanism of membrane permeability changes for low molecular weight compounds, which plays an important role in the implementation of oxygen transport functions by red blood cells and disturbances of which lead to serious consequences for the body. In particular, in the low-energy state of red blood cells, which is characteristic of canned blood, their membrane loses its ability to reduce permeability - “close” - at high degrees of oxygenation, which leads to both excessive supply of oxygen to cells in organs and tissues, where it is not enough, and to lack of oxygen in those tissues where it is needed a lot. In addition, the operation of ion pumps that regulate the total fluxes of ions and water from blood plasma to the cytoplasm of red blood cells and vice versa, in the high-energy (native) state of the red blood cell, affects the flows of water and salt ions through the basement membranes of tissue capillaries. In case of disruption of the operation of ion pumps, which occurs during the transition of red blood cells to a low-energy state, the flows of water and osmotic particles through the basement membranes of the capillaries change, which causes disturbances in the water-salt exchange between blood and tissues.
Наличие соответствия между скоростью производства аденозинтрифосфорной кислоты, ее концентрацией и скоростью расхода кислорода в эритроците (степень оксигенации крови является параметром, по скорости изменения которого можно судить о скорости усвоения клеткой кислорода), позволяет судить и о том, в каком энергетическом состоянии находится кровь. The presence of a correspondence between the rate of production of adenosine triphosphoric acid, its concentration and the rate of oxygen consumption in the erythrocyte (the degree of blood oxygenation is a parameter, by the rate of change of which can be used to judge the rate of assimilation of oxygen by the cell), allows us to judge the state of energy in the blood.
Таким образом, выявлен критерий обнаружения патологии крови по указанным признакам, отражающим энергетическое состояние крови, с помощью предлагаемого способа определения скорости внутреннего потребления кислорода эритроцитами крови. Thus, a criterion for detecting blood pathology by the indicated signs, reflecting the energy state of the blood, using the proposed method for determining the rate of internal oxygen consumption of blood red blood cells, has been identified.
Как известно, здоровая кровь, будучи перенесенной в условия, адекватные условиям ее нахождения в организме человека, имеет определенные, принятые за эталонные при реализации изобретения, оптические характеристики, т.е. в каждый произвольно заданный момент времени процесса спонтанной деоксигенации состояние крови характеризуется определенным оптическим сигналом. As you know, healthy blood, being transferred to conditions adequate to the conditions of its presence in the human body, has certain optical characteristics that are accepted as reference during the implementation of the invention, i.e. at each arbitrarily specified time instant of the process of spontaneous deoxygenation, the state of the blood is characterized by a certain optical signal.
Об оптических свойствах любой среды: отражательной способности, поглощательной способности, вращении плоскости поляризации и др. - судят по интенсивности световых пучков, полученных в тех или иных условиях. Количественно эти свойства характеризуются: коэффициентами поглощения и преломления, удельным коэффициентом вращения плоскости поляризации и др. Причем эти величины обнаруживают дисперсию, т.е. зависят от длины волны света. Однако, как правило, непосредственно на опыте они не измеряются. Сигналы φ являются функциями указанных выше величин и естественной мерой оптических свойств крови. Сигналы φ отождествляются с оптическими характеристиками среды. Оптические характеристики (φ), являясь функциями перечисленных выше величин (коэффициентов поглощения, преломления и др.), также проявляют дисперсию - зависимость от длины волны. При поглощении или отдаче кровью кислорода (т.е. изменении степени оксигенации α) оптические свойства крови меняются, соответственно меняются оптические характеристики φ. Поэтому для реализации способа пригоден любой оптический прибор, способный регистрировать оптические характеристики крови, имеющие однозначную монотонную связь с количеством связанного гемоглобином крови кислорода, т.е. ее степенью оксигенации α, в виде показаний прибора φ во всем диапазоне изменений α от 0 до 100%, причем имеется взаимно однозначное соответствие между величинами α и φ для всех φ, принадлежащих отрезку [φmin; φmax]. В процессе измерения используется такой спектральный диапазон излучения, при котором φ однозначно связан со степенью оксигенации α. Например, в диапазоне 950 ± 10 нм поглощение кровью света при оксигенации растет и, следовательно, регистрируемый оптический сигнал монотонно уменьшается, а в диапазоне 650 ± 10 нм, наоборот, поглощение падает и соответственно монотонно растет регистрируемый сигнал.The optical properties of any medium: reflectivity, absorption, rotation of the plane of polarization, etc. - are judged by the intensity of the light beams obtained under certain conditions. Quantitatively, these properties are characterized by: absorption and refraction coefficients, specific rotation coefficient of the plane of polarization, etc. Moreover, these quantities exhibit dispersion, i.e. depend on the wavelength of light. However, as a rule, they are not directly measured in experiment. Signals φ are functions of the above values and a natural measure of the optical properties of blood. Signals φ are identified with the optical characteristics of the medium. Optical characteristics (φ), being functions of the above values (absorption coefficients, refraction, etc.), also exhibit dispersion - a dependence on the wavelength. When oxygen is absorbed or released by the blood (i.e., a change in the degree of oxygenation α), the optical properties of the blood change, and the optical characteristics φ change accordingly. Therefore, any optical device capable of detecting the optical characteristics of blood having a monotonous relationship with the amount of oxygen bound by hemoglobin of blood, i.e. its degree of oxygenation α, in the form of readings of the device φ in the entire range of changes of α from 0 to 100%, and there is a one-to-one correspondence between the values of α and φ for all φ belonging to the interval [φ min ; φ max ]. In the measurement process, a spectral range of radiation is used in which φ is unambiguously related to the degree of oxygenation α. For example, in the range of 950 ± 10 nm, the absorption of light by blood during oxygenation increases and, therefore, the recorded optical signal monotonically decreases, and in the range of 650 ± 10 nm, on the contrary, the absorption decreases and the recorded signal monotonically increases.
Это свойство используется в предлагаемом способе, при реализации которого под оптическими характеристиками крови понимается именно величина φ, которая монотонно и однозначно связана с абсолютной степенью оксигенации крови α.
Сущность заявленных изобретений поясняется графическими материалами.This property is used in the proposed method, in the implementation of which by the optical characteristics of the blood is meant precisely the quantity φ, which is monotonically and unambiguously associated with the absolute degree of blood oxygenation α.
The essence of the claimed invention is illustrated by graphic materials.
На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства для определения скорости внутреннего потребления кислорода эритроцитами крови, которое может быть использовано для осуществления способа определения скорости внутреннего потребления кислорода эритроцитами крови. In FIG. 1 is a schematic diagram of a device for determining the rate of internal oxygen consumption of red blood cells, which can be used to implement a method for determining the rate of internal oxygen consumption of red blood cells.
На фиг. 2 изображен один из вариантов монтажа сосуда для размещения в нем исследуемой пробы крови, предусматривающий предотвращение оседания эритроцитов. In FIG. Figure 2 shows one of the options for mounting a vessel for placement of a blood sample under study, which provides for the prevention of erythrocyte sedimentation.
На фиг. 3 представлена зависимость степени оксигенации крови от времени α(t) при спонтанной деоксигенации, наблюдаемой в предлагаемом устройстве. In FIG. 3 shows the dependence of the degree of blood oxygenation on time α (t) during spontaneous deoxygenation observed in the proposed device.
На фиг. 4 представлена зависимость скорости внутреннего потребления кислорода кровью V(α).
Устройство для определения скорости внутреннего потребления кислорода эритроцитами крови, представленное на фиг. 1, включает следующие элементы.In FIG. Figure 4 shows the dependence of the rate of internal oxygen consumption by blood V (α).
The device for determining the rate of internal oxygen consumption by red blood cells, shown in FIG. 1 includes the following elements.
Сосуд 1 для размещения в нем исследуемой пробы крови, снабженный приспособлениями для заполнения его кровью и последующей герметизации (и то, и другое на фиг. 1 не показано). A
Термостабилизирующая камера 2 с установленным в ней сосудом 1 обеспечивает термостабилизацию крови и измерительных (чувствительных) элементов. The thermostabilizing chamber 2 with the
Система управления температурой в камере включает регулятор 3, подключенный к установленному в камере 2 датчику 4 и исполнительному механизму (на фиг. 1 не показан). The temperature control system in the chamber includes a
Для исключения оседания эритроцитов в сосуде, вызывающего искажения оптического сигнала в процессе измерений, устройство снабжено приводом 5 движения либо самого сосуда 1, либо перемешивателя внутри него. To exclude erythrocyte sedimentation in the vessel, which causes distortion of the optical signal during the measurement process, the device is equipped with a
Измерение временной зависимости степени насыщенности исследуемой пробы крови кислородом в процессе ее спонтанной деоксигенации, происходящем в сосуде 1, осуществляется с помощью регистратора 6, чувствительный элемент 7 которого может быть размешен внутри сосуда или вне его. The measurement of the time dependence of the degree of saturation of the test blood sample with oxygen during its spontaneous deoxygenation occurring in
Выход регистратора 6 подключен к блоку 8 - отображение полученной информации. The output of the
Сосуд 1 для размещения исследуемой пробы крови выполняется из газонепроницаемого материала для исключения газообмена крови с внешней средой. The
Для исключения отрицательного воздействия на химический состав крови сосуд 1 выполняется из материала, не травмирующего кровь. To eliminate the negative impact on the chemical composition of
В частном случае выполнение устройства сосуд для размещения крови 1 представляет собой заполненный кровью цилиндрический сосуд или капилляр, смонтированный в термостабилизирующей камере 2 с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси сосуда 1 для предотвращения оседания эритроцитов. In a particular case, the implementation of the device, the vessel for placing
В другом частном случае выполнения устройства сосуд для крови 1 выполняется в виде плоской камеры из светопрозрачного газонепроницаемого материала, внутренняя полость которой имеет столь малую глубину, что эритроциты пробы крови оседают на дно за время, много меньшее времени, необходимого для проведения измерений, после чего оседание эритроцитов прекращается и не вносит более искажений в измеряемую величину оптического сигнала. В этом случае исключается необходимость перемешивания пробы крови. In another particular case of the device, the
Средство для исключения оседания эритроцитов может иметь различные варианты исполнения. The tool for eliminating erythrocyte sedimentation can have various versions.
В частном случае реализации устройства сосуд 1 для размещения пробы крови имеет форму цилиндра, узел крепления которого (не показан) соединен с приводом 5 его вращения вокруг горизонтальной оси. In the particular case of the device, the
При выполнении механизма перемешивания крови в виде активатора, погруженного в кровь, последний связывается с приводом 5 его движения, размещенным вне сосуда 1. В этом варианте исполнения сосуд 1 снабжен герметизирующими элементами для исключения газообмена крови с окружающей газовой средой (не показаны). When executing the mechanism of blood mixing in the form of an activator immersed in the blood, the latter is associated with a
Для исключения отрицательного воздействия на химический состав крови перемешиватель выполняется из материала, не травмирующего кровь, или покрывается слоем такого материала. To eliminate the negative impact on the chemical composition of the blood, the stirrer is made of a material that does not injure blood, or is covered with a layer of such material.
Для реализации своих функций измерительный блок 6 может иметь различные варианты исполнения. To implement its functions, the measuring
Измерение степени насыщенности крови кислородом может производиться полярографически, в таком случае чувствительные элементы 7 погружены в кровь, а сосуд 1 для размещения крови снабжен дополнительными элементами для исключения его разгерметизации и газообмена между кровью и окружающей средой. Measurement of the degree of blood oxygen saturation can be carried out polarographically, in which case the
В случае исполнения регистратора 6 в виде оптического оксиметра чувствительный элемент 7 может быть размещен внутри сосуда 1 для крови или вне его. In the case of the execution of the
Сосуд 1 для размещения исследуемой пробы крови может быть выполнен из светопрозрачного материала, например стекла; в этом случае чувствительный элемент 7 оксиметра 6 может быть установлен снаружи сосуда 1. The
В случаях выполнения сосуда 1 из светонепрозрачного материала, чувствительный элемент 7 может быть размещен как внутри, так и снаружи сосуда 1, снабженного дополнительными элементами, исключающими нарушение герметичности сосуда, влекущее за собой взаимодействие крови с кислородом газовой среды. В последнем случае чувствительный элемент 7 имеет световоды для оптической связи с исследуемой пробой крови в сосуде 1, конструкция сопряжения которых с сосудом исключает разгерметизацию сосуда. In cases where the
В другом варианте исполнения предлагаемое устройство может быть выполнено следующим образом. In another embodiment, the proposed device can be performed as follows.
Сосуд 1 для размещения крови может представлять собой стеклянный цилиндр, в том числе тонкостенный капилляр, заполняемый кровью и герметично закрываемый. The
Сосуд 1 помещается между чувствительными элементами 7 оксиметра 6 и закрепляется горизонтально в термостабилизирующей камере 2. Вращением сосуда 1 от привода 5 предотвращается оседание эритроцитов. The
Регуляцию температуры в термостабилизирующей и, при необходимости, светоизолирующей камере 2, можно осуществить с помощью серийно выпускаемого термостата, вода из которого прокачивается по трубопроводу внутри термостатирующего кожуха. Температура крови при этом может контролироваться термопарой или термометром. Temperature control in a thermostabilizing and, if necessary, a light-insulating chamber 2, can be carried out using a commercially available thermostat, the water from which is pumped through a pipeline inside a thermostatic casing. The blood temperature can be controlled by a thermocouple or a thermometer.
В качестве оптического оксиметра 6 может быть использован один из стандартных приборов, выпускаемых промышленностью, датчики (чувствительные элементы) которых по своим габаритам/параметрам позволяют осуществление оптической связи с кровью, находящейся в сосуде 1. Оптические чувствительные элементы 7, имеющие оптическую связь с кровью, могут быть стандартными светочувствительными элементами, например фотодиодами, солнечными батареями, ФЭУ и др. As an
На фиг. 2 изображен сосуд 1 цилиндрической формы, выполненный из светопрозрачного материала, горизонтально закрепленный в термостабилизирующей камере с помощью зажима 9, соединенного с приводом 5. Чувствительные элементы 7 в данном случае являются фотоэлементами, снабженными светофильтрами, и расположены так, что осуществляют оптическую связь между исследуемой пробой крови и оксиметром 6. In FIG. 2 shows a
Вместо блока 8 отображения информации может быть использована и более сложная система, в том числе с использованием ЭВМ. Instead of the information display unit 8, a more complex system can also be used, including using a computer.
Согласно изобретению измерение скорости внутреннего потребления кислорода эритроцитами крови должно осуществляться путем проведения необходимых исследований в процессе спонтанной деоксигенации крови. According to the invention, the measurement of the rate of internal oxygen consumption by red blood cells should be carried out by conducting the necessary studies in the process of spontaneous deoxygenation of blood.
Для осуществления заявленного способа, а именно для наблюдения за процессом спонтанной деоксигенации, кровь должна быть насыщена кислородом, то есть либо пробу крови предварительно насыщают кислородом, либо исследуют насыщенную кислородом в организме артериальную кровь. Насыщение пробы крови кислородом проводится в сосуде 1 пропусканием над поверхностью крови или через ее объем газовой смеси, насыщенной кислородом. Для ускорения подготовки кровь при этом следует перемешивать. Подготовку крови проводят при той же температуре, при которой будут проводиться измерения. To implement the claimed method, namely to monitor the process of spontaneous deoxygenation, the blood must be saturated with oxygen, that is, either a blood sample is pre-saturated with oxygen, or arterial blood saturated with oxygen in the body is examined. The saturation of the blood sample with oxygen is carried out in the
Процесс поглощения кислорода кровью производится до полного насыщения и контролируется с помощью оптического оксиметра 6, чувствительный элемент 7 которого оптически связан с исследуемой кровью, либо полярографически. The process of oxygen absorption by the blood is carried out to complete saturation and is controlled using an
При достижении кровью требуемого содержания кислорода процесс газообмена при подготовке исследуемой пробы крови прекращается. When the blood reaches the required oxygen content, the gas exchange process in the preparation of the test blood sample is terminated.
После подготовки крови приступают непосредственно к определению скорости внутреннего потребления кислорода кровью путем исследования спонтанной деоксигенации пробы крови в заявленном устройстве, получения временных зависимостей оптических характеристик крови и их анализа. After the preparation of blood, they directly proceed to determine the rate of internal oxygen consumption of blood by examining the spontaneous deoxygenation of a blood sample in the claimed device, obtaining time dependences of the optical characteristics of the blood and analyzing them.
Готовят устройство к работе - устанавливают необходимую для измерений температуру в камере 2, в которой находится сосуд 1. Prepare the device for work - set the temperature necessary for measurements in the chamber 2, in which the
Пробу крови, имеющую ту же температуру, помещают в сосуд 1. После установления температурного равновесия между камерой 2, сосудом 1 и пробой крови включают регистратор 6 и фиксируют сигналы с чувствительного элемента 7 на протяжении всего процесса измерения, длительность которого контролируется измерителем времени регистратора 8. Одновременно приводится в движение механизм перемешивания крови от привода 5. Контроль за процессом спонтанной деоксигенации крови осуществляется во времени в течение всего процесса измерения. Сигналы, поступающие с чувствительных элементов 7, являются количественной мерой оптических характеристик крови. A blood sample having the same temperature is placed in
Полученную зависимость оптических либо полярографических характеристик от времени наблюдения спонтанной деоксигенации исследуемой крови φ(t) регистратором 8 преобразуют в зависимость степени оксигенации крови α(t) рассчитывают и анализируют зависимость скорости ее изменения 
где V - скорость внутреннего потребления кислорода кровью (в литрах кислорода на литр крови в мин);
α(t) - степень насыщенности крови кислородом в момент времени t (в %);
Q - количество гемоглобина в литре крови (в граммах), способного обратимо присоединять кислород;
dα/dt - скорость спонтанной деоксигенации крови (в мин-1).The obtained dependence of the optical or polarographic characteristics on the time of observation of the spontaneous deoxygenation of the test blood φ (t) by the recorder 8 is converted into the dependence of the degree of blood oxygenation α (t); the dependence of the rate of its change is calculated and analyzed
where V is the rate of internal oxygen consumption of blood (in liters of oxygen per liter of blood per minute);
α (t) is the degree of blood oxygen saturation at time t (in%);
Q - the amount of hemoglobin in a liter of blood (in grams), capable of reversibly adding oxygen;
dα / dt is the rate of spontaneous blood oxygenation (in min -1 ).
В качестве примеров реализации такого анализа могут быть приведены следующие. The following can be given as examples of the implementation of such an analysis.
На фиг. 3, 4 представлены результаты исследования крови на предлагаемом устройстве заявленным способом. In FIG. 3, 4 presents the results of a blood test on the proposed device of the claimed method.
Предварительная подготовка крови заключалась в добавлении физиологической нормы глюкозы, установлении физиологических значений кислотно-щелочного баланса (pH) крови и ее оксигенации. 40%-ный раствор глюкозы добавляли в количестве, необходимом для питания эритроцитов в течение 5 часов. Величину pH крови доводили до 7.3-7.4 с помощью изотонических растворов щелочи и кислоты: NaOH и HCl. Кровь помещали в термостат с to=27oC, при этой температуре кровь находилась в течение всего эксперимента. После добавления глюкозы кровь до начала оксигенации инкубировали в течение 30 мин. Затем кровь оксигенировали в течение 1 часа в воздушной атмосфере, либо в атмосфере, либо в атмосфере, состоящей из аргона (Ar) и кислорода (O2) в соотношении Ar:O2 93.5:6.5 по объему до установления равновесия крови с газовой средой. Напряжение кислорода в плазме крови pO2 (а также pH и напряжение углекислого газа pCO2) контролировали полярографически с помощью прибора ABC-Radiometer. Степень оксигенации крови определялась из величины pO2 с помощью расчетной линейки BGCI и после оксигенации в присутствии 6.5% кислорода составляла около 90%.Preliminary preparation of the blood was to add the physiological norm of glucose, to establish the physiological values of the acid-base balance (pH) of the blood and its oxygenation. A 40% glucose solution was added in an amount necessary to supply red blood cells for 5 hours. The pH of the blood was adjusted to 7.3-7.4 using isotonic solutions of alkali and acid: NaOH and HCl. Blood was placed in a thermostat with t o = 27 o C, at this temperature the blood was throughout the experiment. After glucose was added, blood was incubated for 30 minutes before oxygenation began. Then, the blood was oxygenated for 1 hour in an air atmosphere, either in the atmosphere or in an atmosphere consisting of argon (Ar) and oxygen (O 2 ) in the ratio Ar: O 2 of 93.5: 6.5 by volume until equilibrium of the blood with the gaseous medium was established. Plasma oxygen voltage pO 2 (as well as pH and carbon dioxide voltage pCO 2 ) were monitored polarographically using an ABC-Radiometer. The degree of blood oxygenation was determined from the pO 2 value using the BGCI calculation line and after oxygenation in the presence of 6.5% oxygen was about 90%.
Подготовленную кровь помещали в сосуд заявляемого устройства объемом 2 мл. Сосуд закрепляли в устройстве для предотвращения оседания эритроцитов внутри термостатируемой камеры, в которой предварительно устанавливали температуру 27oC, равную температуре крови, между фотоэлектронными датчиками, сигнал с которых подавался на регистратор и с него на ЭВМ. Затем включали мотор, вращающий устройство для предотвращения оседания эритроцитов. Регистрировали сигнал с оптических датчиков, получая зависимость степени насыщенности крови кислородом от времени.Prepared blood was placed in a vessel of the claimed device with a volume of 2 ml. The vessel was fixed in a device to prevent erythrocyte sedimentation inside a thermostatically controlled chamber, in which a temperature of 27 ° C was previously set equal to the temperature of the blood between photoelectronic sensors, the signal from which was fed to and from the computer to the recorder. Then the motor was turned on, a rotary device to prevent erythrocyte sedimentation. The signal from the optical sensors was recorded, obtaining the dependence of the degree of blood oxygen saturation on time.
На фиг. 3 представлены зависимости степени оксигенации от времени α(t) при спонтанной деоксигенации крови, оксигенированной в процессе предварительной подготовки до 97% в воздушной атмосфере (фиг. 3, кривая а), и крови, оксигенированной в процессе предварительной подготовки до 90% в атмосфере Ar:O2 (фиг. 3, кривая б).In FIG. Figure 3 shows the dependences of the degree of oxygenation on time α (t) during spontaneous deoxygenation of blood oxygenated during pretreatment up to 97% in the air (Fig. 3, curve a) and blood oxygenated during pretreatment up to 90% in an Ar atmosphere : O 2 (Fig. 3, curve b).
На фиг. 4 представлены зависимости скорости внутреннего потребления кислорода кровью V(α) от степени оксигенации α при спонтанной деоксигенации крови, оксигенированной в процессе предварительной подготовки до 97% в воздушной атмосфере (фиг. 4, кривая а), и крови, оксигенированной в процессе предварительной подготовки до 90% в атмосфере Ar:O2 (фиг. 4, кривая б). Видно, что во втором случае при степенях оксигенации 78-80% скорость внутреннего потребления кислорода резко возрастает.In FIG. Figure 4 shows the dependences of the rate of internal oxygen consumption of blood V (α) on the degree of oxygenation α during spontaneous deoxygenation of blood oxygenated during preliminary preparation up to 97% in the air (Fig. 4, curve a) and blood oxygenated during preliminary preparation up to 90% in an Ar: O 2 atmosphere (FIG. 4, curve b). It can be seen that in the second case, at degrees of oxygenation of 78-80%, the rate of internal oxygen consumption sharply increases.
Результаты проведенных испытаний, представленных на фиг. 3-4, и изложенное выше описание работы устройства свидетельствуют о реализуемости заявленного способа и работоспособности предлагаемого устройства. The results of the tests presented in FIG. 3-4, and the above description of the operation of the device indicate the feasibility of the claimed method and the health of the proposed device.
Claims (13)
где V - скорость внутреннего потребления кислорода эритроцитами, л кислорода на 1 л крови в мин;
α(t) - степень насыщенности крови кислородом в момент времени t, %;
Q - количество гемоглобина в литре крови, способного обратимо присоединять кислород, г;
dα/dt - скорость спонтанной деоксигенации крови, мин-1.1. The method of determining the oxygenation properties of blood, including the placement of the test blood sample in a thermostatic chamber, characterized in that the test blood sample is filled in a container made of a gas-tight material, filled without gas inclusions, and before being placed in a thermostatic chamber, the container is sealed, the degree of oxygen saturation is continuously measured blood samples and the change in the degree of saturation determine the rate of spontaneous deoxygenation of blood, while the rate of internal erythrocyte oxygen consumption according to the formula
where V is the rate of internal oxygen consumption by red blood cells, l of oxygen per 1 l of blood per min;
α (t) is the degree of blood oxygen saturation at time t,%;
Q - the amount of hemoglobin in a liter of blood, capable of reversibly adding oxygen, g;
dα / dt is the rate of spontaneous blood oxygenation, min -1 .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95113848/14A RU2146051C1 (en) | 1995-08-01 | 1995-08-01 | Method and device for determining internal erythrocyte oxygen consumption |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95113848/14A RU2146051C1 (en) | 1995-08-01 | 1995-08-01 | Method and device for determining internal erythrocyte oxygen consumption |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95113848A RU95113848A (en) | 1997-10-10 |
| RU2146051C1 true RU2146051C1 (en) | 2000-02-27 |
Family
ID=20170934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95113848/14A RU2146051C1 (en) | 1995-08-01 | 1995-08-01 | Method and device for determining internal erythrocyte oxygen consumption |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2146051C1 (en) |
-
1995
- 1995-08-01 RU RU95113848/14A patent/RU2146051C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Buerk | Biosensors: theory and applications | |
| O'Riordan et al. | A cell viability assay based on monitoring respiration by optical oxygen sensing | |
| Laurell | A continuous glucose monitoring system based on microdialysis | |
| EP0449899B1 (en) | A METHOD OF PHOTOMETRIC $i(IN VITRO) DETERMINATION OF THE CONTENT OF OXYGEN IN A BLOOD SAMPLE | |
| Weigl et al. | Optical triple sensor for measuring pH, oxygen and carbon dioxide | |
| Leiner | Luminescence chemical sensors for biomedical applications: scope and limitations | |
| US4041932A (en) | Method for monitoring blood gas tension and pH from outside the body | |
| NO150814B (en) | LIQUID PREPARATION FOR USE AS BLOOD GAS CONTROL | |
| Meyerhoff | In vivo blood-gas and electrolyte sensors: Progress and challenges | |
| Polgar et al. | Measurement of oxygen tension in unstirred blood with a platinum electrode | |
| Fogt | Continuous ex vivo and in vivo monitoring with chemical sensors | |
| JP6074070B2 (en) | Correction of osmotic pressure fluctuations in chemical-optical sensor spots | |
| Lübbers | Optical sensors for clinical monitoring | |
| Burritt | Current analytical approaches to measuring blood analytes | |
| US9538944B2 (en) | Non-invasive analyte sensing system and method | |
| Rolfe | In vivo chemical sensors for intensive-care monitoring | |
| US5564419A (en) | Method of photometric in vitro determination of the content of oxygen in a blood sample | |
| Kreuzer et al. | Comparative measurements with a new procedure for measuring the blood oxygen tension in vitro | |
| Lübbers | Oxygen electrodes and optodes and their application in vivo | |
| RU2146051C1 (en) | Method and device for determining internal erythrocyte oxygen consumption | |
| US4304488A (en) | Blood oxygen analyzer | |
| CN110879242A (en) | Fixed connection electrochemical sensor for measuring dissolved carbon dioxide and special sensing film thereof | |
| US4403038A (en) | Buffered serum substitute for blood oxygen analyzer | |
| Pace et al. | The effect of food content and temperature on respiration in Pelomyxa carolinensis Wilson | |
| Bridges | p O2 and Oxygen Content Measurement in Blood Samples Using Polarographic Oxygen Sensors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040802 |