[go: up one dir, main page]

WO2006036079A1 - Method for measuring visco-elastic characteristics of cells of biological objects, method for differential diagnosis of diffusion alcohol-induced and viral liver injuries and device for carrying out said methods - Google Patents

Method for measuring visco-elastic characteristics of cells of biological objects, method for differential diagnosis of diffusion alcohol-induced and viral liver injuries and device for carrying out said methods Download PDF

Info

Publication number
WO2006036079A1
WO2006036079A1 PCT/RU2004/000336 RU2004000336W WO2006036079A1 WO 2006036079 A1 WO2006036079 A1 WO 2006036079A1 RU 2004000336 W RU2004000336 W RU 2004000336W WO 2006036079 A1 WO2006036079 A1 WO 2006036079A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cell
cells
electric field
red blood
measuring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/RU2004/000336
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Vladimir Mikhailovich Generalov
Talgat Salmanovich Bakirov
Anton Vladimirovich Pak
Ivan Leonidovich Zvolsky
Margarita Vitalevna Kruchinina
Svetlana Arsentievna Kurilovich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BIO-ID DIAGNOSTICS Inc
Original Assignee
BIO-ID DIAGNOSTICS Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BIO-ID DIAGNOSTICS Inc filed Critical BIO-ID DIAGNOSTICS Inc
Publication of WO2006036079A1 publication Critical patent/WO2006036079A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483Physical analysis of biological material
    • G01N33/487Physical analysis of biological material of liquid biological material
    • G01N33/49Blood
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G01N11/10Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material
    • G01N11/16Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material by measuring damping effect upon oscillatory body
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10Investigating individual particles
    • G01N2015/1006Investigating individual particles for cytology

Definitions

  • the invention relates to the field of virology and medicine.
  • the proposed methods and device can be used for laboratory analysis of the physiological state of cells, for example, red blood cells and white blood cells, with the aim of early diagnosis of deviations from the normal state (detection of infected or cancerous) cells in the blood of humans and animals, as well as to determine the stage of liver disease (hepatitis, cirrhosis ) and its etiology (viral, alcoholic).
  • red blood cells must have high elasticity in order to penetrate the capillaries. Tight contact between the walls of the capillary and the erythrocyte membrane facilitates gas exchange of oxygen and carbon dioxide, which contributes to the full provision
  • Differential diagnosis of diffuse liver diseases of alcoholic and nonalcoholic origin is based on a complex of clinical, biochemical, and morphological features.
  • biological markers include: activity of aminotransferases (ALT, ACT), their ratio, activity of gamma glutamyl transpeptidase (GGTP), alkaline phosphatase (ALP), ratio of GGTP / ALP, ferritin level, carbohydrate deficient 5 transferrin, phosphatidylethanol level, epinephrine hydrogenase, alcohol erythrocyte volume, high density lipoprotein cholesterol (HDL HDC) [S.
  • ALT aminotransferases
  • GGTP gamma glutamyl transpeptidase
  • ALP alkaline phosphatase
  • ferritin level carbohydrate deficient 5 transferrin
  • phosphatidylethanol level phosphatidylethanol level
  • epinephrine hydrogenase alcohol erythrocyte volume
  • Serum alcohol enzymes appear as early
  • non-enzymatic methods for studying the morphological and functional safety of the liver are more indicative: determination of protein, immunoglobulin fractions and serum lipids, sedimentary samples (thymol, sublimate), indicators, excretory and metabolizing functions (plasma clearance of dyes, antipyrine index) .
  • the mismatch of the degree of violation of the listed non-enzymatic parameters and the normal or decreasing activity of serum enzymes underlines the degree of decompensation of the organ as a result of chronic damage to alcohol.
  • the disadvantages of using these indicators for the differential diagnosis of liver diseases are their lack of sensitivity and specificity, as well as the high complexity, the duration of the analyzes and obtaining the source materials for a number of markers.
  • the closest analogue (prototype) for measuring viscoelastic characteristics is a method and apparatus for measuring viscoelastic characteristics, red blood cells in an electric field created by a high-frequency generator between electrodes in series [H. Ephelhardt, E. Sackmapp. On th Qurex, E. Sackmapp. On th Qurex, E. Sackmapp. On th Qurex, E. Sackmapp. On th Quresen, E. Sackmapp. On th Qureus measuremet GmbH elastivic moduli apt visreteositi institutionss republicf e , irerutrosose ident .
  • Biorhus. J.- 1988, v. 54: 495-508 a method and apparatus for measuring viscoelastic characteristics, red blood cells in an electric field created by a high-frequency generator between electrodes in series
  • the method includes filling a working cell volume with a suspension of measuring cells with electrodes sequentially installed in it, applying an inhomogeneous alternating electric field to the suspension, computer recognition of the maximum size of an erythrocyte attracted to the electrode, calculation of the force stretching the cell according to the model of a conducting ellipsoid.
  • the disadvantage of the described method and device is the low accuracy of measuring the stiffness and viscosity of the cell, due to the error in calculating the tensile force according to the model of the conductive ellipsoid and the error associated with the fact that the cell has direct contact with the surface of the electrode. This changes the physiological state of the cell membrane.
  • the method and device have a low productivity of the process of measuring the visco-elastic characteristics of the cell.
  • the closest analogue (prototype) of the method for the diagnosis of liver diseases is the method of differential diagnosis of diffuse liver diseases of alcoholic and non-alcoholic nature by measuring the average radius and the average corpuscular volume of red blood cells (SKOE), (MCV) [T. Wötherlipg, R. Kapitz, H.
  • SKOE SKOE with prolonged alcoholization
  • a persistent change in this indicator with alcohol damage was noted.
  • the liver RMSE measurement is usually carried out using a conductometric hemisphere analyzer (particle counter) based on measuring the electrical resistance of a thin capillary through which the flow of red blood cells passes.
  • the closest technical solution (prototype) of a device for the differential diagnosis of diffuse liver diseases is a particle counter of the French company "Soulter" [FR, 2092378, 1972], containing a cuvette with an electrically conductive suspension of particles and a vertically located measuring tube with a calibrated input in the lower part a hole, the upper end of the measuring tube being connected by a pneumatic conduit to a vacuum source (a manual piston pump), an internal electrode is installed in the measuring tube, and in the cell eshny electrode. The electrodes are connected to a current source and an electronic unit for measuring and processing data.
  • the disadvantage of these methods for diagnosing diseases and the device for its implementation is the low reliability of the differential diagnosis of diseases due to the narrow spectrum of measured parameters of human red blood cells (determining only the size of red blood cells and characteristics directly related to the size of red blood cells), as well as large errors in measuring the size of red blood cells with high degree of aggregation.
  • the technical result of the invention is to increase the accuracy of measuring the viscoelastic characteristics of cells of biological objects and increase the reliability and specificity of the differential diagnosis of liver diseases and reduce the time of diagnosis by providing the ability to measure the following parameters of human red blood cells without changing the physiological state of the membrane of red blood cells: average cell radius, K ⁇ - ratio the average polarizability ⁇ 0 1 and sc at two frequencies, for example, 100 kHz and 1 MHz, membrane conductivity and capacitance erythrocytes, erythrocyte stiffness and viscosity, erythrocyte aggregation index, erythrocyte destruction coefficient in an electric field.
  • the specified technical result is achieved by the fact that in the method of measuring the visco-elastic characteristics of cells of biological objects, including sampling cells of biological objects, diluting them with an isotonic solution that supports cell activity, with a given coefficient k, determining the dynamic viscosity ⁇ w of a suspension of red blood cells in the specified isotonic solution and transferring a mixture of the studied red blood cells with a given concentration of cells into a measuring cell, according to the invention, a heterogeneous shape is formed in the cell th alternating electric field with a frequency / from 10 kHz to 5 MHz and an average electric field strength E 0 in the gap between the electrodes in the range from 10 4 to 10 6 Volt / m, measure the average speed V c the movement of each cell in suspension and their average radius R at certain time intervals during the period of exposure to the electric field and after it is turned off after a period of time t by video recording the image of the movement of cells and changing their size, the obtained data are digitally input and processed
  • is the intensity of the external electric field
  • ⁇ o is the dielectric constant of the vacuum
  • force (F el ) a stretching cell, in the direction of the electric field vector:
  • strain ⁇ x after turning off the electric field t-time after turning off the electric field
  • is the strain value Ax after turning off the electric field
  • the optimal frequency, amplitude and duration of exposure to an electric field are selected under the condition of a given value of cell deformation.
  • the specified technical result is also achieved by the fact that in the method of differential diagnosis of liver diseases, which includes taking samples of red blood cells, diluting them with an isotonic solution that supports the vital functions of red blood cells, with a given coefficient k, determining the dynamic viscosity ⁇ w of a suspension of red blood cells in a specified isotonic solution and transferring a mixture of the studied red blood cells with a given cell concentration to a measuring cell, according to the invention, an inhomogeneous alternating electric field with a frequency / from 10 kHz to 5 MHz and an average intensity E 0 electric field in the gap between the electrodes in the range of 10 4 to 10 6 V / m, measured average traffic speed V c of each cell in the slurry and minimum radius R mun mean radius R and ma maximum DUTY radius R MAX at regular intervals during the action of the electric field off and after the time t by a video image motion of cells and changes their size, the data in digital form is introduced and treated in a computer having a data
  • / o / is the lower frequency at which the polarizability aoj is measured
  • / / is the upper frequency at which the polarizability ⁇ / is measured.
  • is the electrical conductivity of the solution in which the measurements are made.
  • Ax is the magnitude of the deformation of the cell after turning off the electric field;
  • c - t Xl Lr cell viscosity, where: c 6 - ⁇ - R - In (Ax / A)
  • N d is the number of adherent cells in the field of observation of the microscope
  • N 0 is the total number of cells in the field of observation of the microscope
  • X J 0 1 is a statistically significant array for its subsequent use in the differential diagnosis of liver diseases, and then similar measurements of samples of red blood cells of patients with various types of pathologies are carried out with the characterization of red blood cells X ⁇ in real time, followed by comparison of these characteristics with the corresponding values of J J ° t , located in the computer database and the determination of the indicator ⁇ , the proximity of the measured characteristics of red blood cells to each of the seven types diagnosis:
  • K j normalizing diagnostic coefficients, which are calculated by the formula: the value of the y-th parameter from all x ° a parameters corresponding to all i-th diagnoses; MMH j (X J 0 1 ) - the minimum value of the y-th parameter of all
  • X j about 1 parameters corresponding to all the rth diagnoses, and the minimum value of ⁇ , measured parameters of human red blood cells corresponds to the / -th diagnosis, which is accepted as the final diagnosis.
  • the specified technical result is also achieved by the fact that in the device for measuring the viscoelastic characteristics of bioobject cells and for differential diagnosis of diffuse liver diseases, including a transparent measuring cell, in which electrodes are connected to a power source, as well as a measuring unit, according to the invention, the power source represents a variable voltage generator, and the measuring unit contains a microscope, optically coupled to a measuring cuvette and image analysis system for measuring the speed of red blood cells containing a video camera, optically coupled with a microscope, and a computer connected to the camera. Moreover, the electrodes in the measuring cell are installed with a gap sufficient for the formation of an average electric field in it in the range from 10 4 to 10 6 Volt / m.
  • red blood cells Under conditions of an inhomogeneous alternating electric field (NPEP), the mobility of red blood cells in suspension is tested. The experiments showed that red blood cells have significant mobility in an alternating inhomogeneous electric field. In a weakly conductive glucose solution, red blood cells normally progressively move to a region with a high electric field strength at a high frequency ("1-5 MHz) of the electric field. At a lower frequency of the electric field ("10-100 kHz), red blood cells move to the area with low electric field strength. In addition, it was found that red blood cells with liver pathology lose their ability to move in NPEP. The fundamental difference in the mobility of red blood cells in normal and pathological conditions and in NPEP is the basis of the invention.
  • FIG. 1 shows a block diagram of an automated installation for implementing the proposed method for measuring the visco-elastic characteristics of cells of biological objects and a method for differential diagnosis of diffuse liver diseases.
  • FIG. 2 shows a diagram of a measuring cell.
  • FIG. 3 shows the design of an existing automated installation for implementing the proposed method for measuring the visco-elastic characteristics of cells of biological objects and a method for differential diagnosis of diffuse liver diseases.
  • a device for measuring the viscoelastic characteristics of biological cells and for the differential diagnosis of diffuse liver diseases includes a collapsible optically transparent measuring cell 1 (Fig. 2), in which metal electrodes 2 and 3 are located, connected to an electric power source 4, as well as a measuring unit.
  • the power source 4 is an alternating voltage generator
  • the measuring unit (Fig. 1) contains a microscope 5, optically coupled to a measuring cell 1 and an image analysis system for measuring the speed of test cells, containing a video camera 6, optically connected to a microscope 5, and a computer 7 connected to the video camera 6.
  • Computer 7 contains a specialized image processing program.
  • Measuring cuvette 1 is placed on a movable table 5.
  • microscope electrodes 2 and 3 in the measuring cell 1 fitted with a clearance sufficient to form therein the average electric field in the range of from 10 4 to 10 b Volt / m.
  • the gap between the electrodes 2 and 3 in the experimental design of the cuvette 1 is set within 50-100 microns, and the thickness of these electrodes is 0.2-2 microns.
  • the design of the experimental operating installation (Fig. 3) additionally provides for an oscilloscope 8 connected to electrodes 2 and 3 of the measuring cell 1 for monitoring electrical parameters, as well as a monitor 9 connected to a digital video camera 6.
  • the device operates as follows.
  • the measuring cuvette 1 is mounted on a movable table of the microscope 5 and the indicated cuvette 1 is fixed on it.
  • a sample of a cell suspension with a known degree of dilution is introduced into the measuring cuvette 1.
  • the electrodes 2 and 3 of the measuring cuvette 1 supplied voltage (not more than 10 volts) from the source 4 (generator) AC voltage between which is formed an average electric field intensity in the range of from 10 4 to 10 b Volt / m.
  • the dynamics of individual cells in the measuring cell 1 is recorded.
  • a video signal of the dynamics of cell movement is fed to a computer 7 (with a specialized image processing program), where data are processed and cell characteristics of biological objects, including their viscoelastic, are calculated characteristics used, for example, for the differential diagnosis of diffuse liver diseases.
  • the advantage of the device for measuring the viscoelastic characteristics of a cell of biological objects using a high-frequency electric field compared to existing analogues is that it provides an increase in the accuracy of measuring the viscoelastic characteristics of a cell at the same time both by changing the amplitude and by the frequency of the alternating voltage on the electrodes in the cell for measurements, and reduction of time for one measurement.
  • a method for measuring the visco-elastic characteristics of cells of biological objects and a method for differential diagnosis of diffuse diseases of the liver are implemented as follows.
  • 1st stage of measurements and calculations It relates both to a method for measuring the characteristics of cells of biological objects, including viscoelastic characteristics, for example red blood cells, and to a method for differential diagnosis of diffuse liver diseases.
  • samples are diluted with a given coefficient k, and the mixture of the studied material samples with a given cell concentration C k is transferred to measuring cell 1.
  • an inhomogeneous alternating electric field is formed with a frequency of 10 kHz to 5 MHz and an average electric field strength in the gap between the electrodes in in the range from 10 4 to 10 6 Volt / m by applying voltage (not more than 10 Volts) to the electrodes 2 and 3 from the source 4 (generator) of power supply.
  • the obtained data are digitally input and processed in a computer having a computer program for data storage and processing, as a result of which average values of characteristics of X j cells are determined biological objects, including the elastic-elastic characteristics of red blood cells, for a given sample (where j is the serial number of the characteristic from 1 to 8).
  • a c is the polarizability of the cell
  • EO is the intensity of the external electric field
  • ⁇ 0 is the dielectric constant of the vacuum.
  • the equilibrium frequency is calculated by the formula:
  • is the electrical conductivity of the solution in which the measurements are made.
  • Cell stiffness (c) is the fifth diagnostic parameter of the cell (viscoelastic characteristic of the cell) and is calculated depending on the amount of deformation Ax according to the formula:
  • Ax A - exp (- ⁇ • t). (9) where is the t-time after turning off the electric field,, 4 is the strain value Ax at the moment the electric field is turned off.
  • the rate of change of the strain ⁇ depends on the stiffness and viscosity of the cell ⁇ c :
  • the cell destruction coefficient is determined, which is the eighth diagnostic parameter:
  • K 1 - r-, (15), where: MAKC 1 (X 0 ,,) -
  • Normalizing diagnostic coefficients K j allow one to compare in dimensionless form the measured parameters having different dimensions, as well as bring the values of these parameters to values close to unity.
  • the cuvette 1 is made in the form of two glass plates on which electrodes 2 and 3 are parallel formed by photolithography. To increase the life of the electrodes, they are coated with a dielectric layer. The distance between the plates is 50 microns.
  • a sample of human red blood cells is diluted in a 5% glucose solution in a ratio of 1: 1000 to obtain a suspension of red blood cells until a concentration is reached erythrocytes, for example, 1 million / ml with a dynamic viscosity of the suspension ⁇ w> equal to 1.2-10 "3 groin.
  • the flow rate is 50 5 ⁇ m / s.
  • the optimal frequency of the electric field is 1 MHz, at which the deformation of human red blood cells is most pronounced, and the amplitude of the electric signal is 10 V.
  • the experiments showed that for each of the studied cell types there is an optimal The values of frequency and amplitude of the electric field at which the maximum th degree of deformation.
  • Example 2 The formation of a statistical data array for the differential diagnosis of diffuse liver diseases
  • Example 1 The method of preparing red blood cell samples and the measurement process in cuvette 1 during the period of exposure to the electric field and after it is turned off after a time t by recording the image of the movement of cells and changing their size is described in Example 1. After measuring the characteristics x ° _.
  • a statistically reliable data array is formed from them, which are digitally input and processed in a computer having a computer program for data storage and processing, as a result of which average values of the characteristics x °, erythrocyte cells are determined.
  • a computer fragment of the averaged characteristics of x °, erythrocytes of patients in this statistical array is presented in table 2 for clarity.
  • the obtained statistically reliable data array is used later in the differential diagnosis of diffuse liver diseases.
  • Example 3 Differential diagnosis of diffuse liver disease in real time
  • Example 3.1 Patient B., as a result of measurements of red blood cell characteristics, received the following analysis results
  • Example 3.2 Patient C, as a result of measurements of the characteristics of his red blood cells, received the following analysis results
  • the proposed device can be manufactured in a small enterprise and industrial production using standard equipment, modern materials and technology, which implements a method for measuring the visco-elastic characteristics of red blood cells and a method for differential diagnosis of diffuse liver diseases.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

The invention relates to medicine. The inventive methods and device can be used for analysing the physiological state of cells with the view of early detection of cell abnormalities in human and animal blood and for a liver-staging test. Said method consist in sampling cells, in diluting samples by an isotonic solution maintaining the vital activity of cells at a specified coefficient k, in determining the dynamic viscosity ηw of an erythrocyte suspension in said isotonic solution and in transferring the mixture of erythrocytes under examination at a specified cell concentration to a measuring cuvet (1), wherein a nonuniform electric field whose frequency ranges from 10 kHz to 5 MHz and intensity E0 ranges from 104 to 106 Volts/m is generated in a gap between electrodes connected to a supply source (4), in measuring mean movement speeds νc of each cell in the suspension and a mean radius thereof R at determined time intervals during the electric field action and after a cut-off thereof upon the expiration of a time t by video recording of cell movements and measuring the dimension thereof by means of a video camera (6) which is optically connected to a microscope (5), in inputting and processing the thus obtained digital data by means of a computer (7) provided with a data collecting and processing program, thereby determining the visco-elastic characteristics of cells.

Description

Способ измерения вязко-упругих характеристик клеток биологических объектов, способ дифференциальной диагностики диффузных заболеваний печени алкогольной и вирусной природы 5 и устройство для осуществления указанных способов A method for measuring the visco-elastic characteristics of cells of biological objects, a method for differential diagnosis of diffuse liver diseases of alcoholic and viral nature 5 and a device for implementing these methods

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области вирусологии и медицины. Предлагаемые способы и устройство могут применяться для лабораторного ю анализа физиологического состояния клеток, например эритроцитов и лейкоцитов с целью ранней диагностики отклонений от нормального состояния (выявления зараженных или раковых) клеток в крови человека и животных, а также для определения стадии заболевания печени (гепатит, цирроз) и его этиологии (вирусная, алкогольная).The invention relates to the field of virology and medicine. The proposed methods and device can be used for laboratory analysis of the physiological state of cells, for example, red blood cells and white blood cells, with the aim of early diagnosis of deviations from the normal state (detection of infected or cancerous) cells in the blood of humans and animals, as well as to determine the stage of liver disease (hepatitis, cirrhosis ) and its etiology (viral, alcoholic).

15 Способность клетки к деформации играет важную роль в процессе её жизнедеятельности. Например, эритроциты должны обладать высокой эластичностью для того, чтобы проникать в капилляры. Плотный контакт между стенками капилляра и мембраной эритроцита облегчает газообмен кислорода и углекислого газа, что способствует полноценному обеспечению15 The ability of a cell to deformation plays an important role in the process of its life. For example, red blood cells must have high elasticity in order to penetrate the capillaries. Tight contact between the walls of the capillary and the erythrocyte membrane facilitates gas exchange of oxygen and carbon dioxide, which contributes to the full provision

20 организма кислородом.20 body oxygen.

Изменение деформируемости эритроцитов наблюдается при некоторых заболеваниях, например, диабете или атеросклерозе, заболеваниях печени различной этиологии, что указывает на актуальность изучения и измерения вязкоупругих характеристик биологических частиц. 25 Предшествующий уровень техникиA change in erythrocyte deformability is observed in certain diseases, for example, diabetes or atherosclerosis, liver diseases of various etiologies, which indicates the relevance of studying and measuring the viscoelastic characteristics of biological particles. 25 Prior Art

Дифференциальная диагностика диффузных заболеваний печени алкогольного и неалкогольного генеза строится на комплексе клинико- биохимических и морфологических признаков. По данным литературы известно более 26 "биологических маркеров" потребления алкоголя, зо некоторые из них используются в дифференциальной диагностике заболеваний печени. К таким маркерам относятся: активность аминтрансфераз (АЛТ, ACT), их соотношение, активность гаммаглутамилтранспептидазы (ГГТП), щелочной фосфатазы (ЩФ), соотношение ГГТП/ЩФ, уровень ферритина, карбогидратдефицитного 5 трансферрина, уровень фосфатидилэтанола, эпинефрина, активность алкогольдегидрогеназы, средний корпускулярный объем эритроцитов, уровень холестерина липопротеидов высокой плотности (XC ЛПВП) [S. Аrаdόttir, К. Моllеr, and C. Аlliпg. Рhоsрhаtidуlеthапоl Fоrmаtiоп Апd Degradation In Нumап Апd Rаt Вlооd.- Аlсоhоl. 2004, v . 3 9: 8 -13]. Следует ιо отметить, что в практике используют наборы этих показателей из-за недостаточной чувствительности или специфичности каждого из них, взятого в отдельности. В диагностике алкогольных поражений печени весьма перспективным является определение карбогидратдефицитного трансферрина, но его использование ограничено высокой стоимостью иDifferential diagnosis of diffuse liver diseases of alcoholic and nonalcoholic origin is based on a complex of clinical, biochemical, and morphological features. According to the literature, more than 26 "biological markers" of alcohol consumption are known, some of which are used in differential diagnosis liver disease. These markers include: activity of aminotransferases (ALT, ACT), their ratio, activity of gamma glutamyl transpeptidase (GGTP), alkaline phosphatase (ALP), ratio of GGTP / ALP, ferritin level, carbohydrate deficient 5 transferrin, phosphatidylethanol level, epinephrine hydrogenase, alcohol erythrocyte volume, high density lipoprotein cholesterol (HDL HDC) [S. Aradόttir, C. Moller, and C. Allip. Rhoshhatiduléthapol Formiatiop Add Degradation In Numap Ap Rat Blód.- Alsohol. 2004, v. 3 9: 8 -13]. It should be noted that in practice they use sets of these indicators because of the insufficient sensitivity or specificity of each of them taken separately. In the diagnosis of alcoholic liver lesions, the determination of carbohydrate-deficient transferrin is very promising, but its use is limited by its high cost and

15 труднодоступностью радиоиммунных наборов для его измерения [J. С hеп, К.М. Сопigrаvе, P. Масаskill, J. В. Whitfiеld, and L. Irwig. Соmbiпiпg саrbоhуdrаtе-dеfiсiепt trапsfеrriп апd gаmmа-glutаmуltrапsfегаsе tо iпсгеаsе diаgпоstiс ассurасу fоr рrоblеm driпkiпg.- Аlсоhоl. 2003, v. 38: 574-582].15 the inaccessibility of radioimmune kits for its measurement [J. With hep, K.M. Sopigrave, P. Masaskill, J. B. Whitfield, and L. Irwig. Combipipg sarbohudré-defiсiept trаpfеrrip apd gamma-glutamultltapsfego tо iспgeаsе diagostіs assurasu for roblеm dripkіpg.- Alcohl. 2003, v. 38: 574-582].

Алкогольные энзимопатии в сыворотке крови проявляются как ранниеSerum alcohol enzymes appear as early

20 признаки метаболических и структурных перестроек при алкоголизации [CK. Fаrrеп апd К.F. Тiрtоп. Тrаit mаrkеrs fоr аlсоhоlism: сliпiсаl utilitу. Аlсоhоl.- 1999, v. 34: 649-665] наиболее характерны в период адаптационных и компенсаторных изменений в содержащих эти ферменты органах и системах. В период деструктивных изменений органов в стадии20 signs of metabolic and structural changes during alcoholization [CK. Farrep apd K.F. Tirtop. Trait marchers for alcoholism: social utilitu. Alcohol. 1999, v. 34: 649-665] are most characteristic during the period of adaptive and compensatory changes in the organs and systems containing these enzymes. In the period of destructive changes in organs in the stage

25 декомпенсации ферменты, представляющие эти органы [N. Flееmап Rеviеw. Аlсоhоl hоmе dеtохifiсаtiоп: а litеrаturе rеviеw Аlсоhоl.- 1997, v. 32: 649-656] в сыворотке крови не всегда пропорционально отражают степень органопатологии. Необходимо учитывать, что повышение активности ряда ферментов сыворотки крови возможно при патологии печени зо неалкогольного генеза [S. Shеrlосk. Аlсоhоliс livеr disеаsе. Lапсеt- 1995, v. 34:227-8]. Так, активность ГГТП может повышаться при патологических процессах в печени, сопровождающихся холестазом, при лекарственной интоксикации, беременности и др. Рядом авторов указывается, что уровень и стойкость повышения ГГТП существенно выше при алкогольных поражениях печени [F. Duсkеrt, J. Jоhпsеп, А. Аmuпdsеп, J. Strоmmе, and J. 5 Моrlапd Со-vаriаtiоп bеtwееп biоlоgiсаl mаrkеrs апd sеlf-rерогtеd аlсоhоl сопsumрtiоп. А twо-уеаг studу оf thе геlаtiопshiр bеtwееп сhапgеs iп сопsumрtiоп апd сhапgеs iп thе biоlоgiсаl mаrkеrs gаmmа-glutаmуl trапsрерtidаsе (GGT) апd аvеrаgе vоlumе реr егуthrосуtе (MCV) аmопg рrоblеm driпkеrs.- Аlсоhоl. -1992, v. 27: 545-555]. Повышение активности ю ACT и AJlT в ряде исследований расценивается как признак поражения печени при злоупотреблении алкоголем [А. Н еlапdеr, В . Таbаkоff. S ресiаl аrtiсlе. Вiосhеmiсаl mаrkеrs оf аlсоhоl usе апd аbusе: ехреriепсеs frоm thе рilоt studу оf thе WНО/ISВRА соllаbоrаtivе рrоjесt оп stаtе апd trаit mаrkеrs оf аlсоhоl. Аlсоhоl.- 1997, v. 32: 133-144]. При этом с повышенным уровнем25 decompensated enzymes representing these organs [N. Fleemap Revеw. Alcohol home detochifiсtiop: a literary review Alcohol.- 1997, v. 32: 649-656] in blood serum do not always proportionally reflect the degree of organopathology. It must be borne in mind that an increase in the activity of a number of serum enzymes is possible with liver pathology of non-alcoholic origin [S. Sherlosk. Alcoholis liver diséase. Lapett- 1995, v. 34: 227-8]. So, the activity of GGTP can increase with pathological processes in the liver, accompanied by cholestasis, with drug intoxication, pregnancy, etc. A number of authors indicate that the level and persistence of increased GGTP is significantly higher for alcoholic liver lesions [F. Duсkert, J. Johnsep, A. Ampdsep, J. Strömme, and J. 5 Morlapd Co-varioptwetweap biologic markers apd self-regrted alcohl sopsumptiop. And tweo-stud stud оf the gelatiopshir betwoop сhapgеs іn sopsumrtiop apd сhapgеs іp thе biologicіl marсеrs аmеpеmереререререререпререререререрререререререр -1992, v. 27: 545-555]. The increased activity of ACT and AJlT in a number of studies is regarded as a sign of liver damage during alcohol abuse [A. H elapder, B. Tabakoff. S resial article. BIOSMERCIAL MARCERS OF OF ALSOHOLE USE APD ABUSE: EXTRIREPS FROM THE PILOT STUDO OF THE WHO / ISBRA COMBABORATIVE PROJEST OP STATE APP TRAIT MARCHES OF ALCHHO. Alcohol. 1997, v. 32: 133-144]. Moreover, with an increased level

15 AJIT связывают более глубокие повреждения печени. Некоторые исследователи считают более информативным повышение соотношения ACT/ AJIT именно при алкогольном поражении печени [Zаmiп. J., еt аl. Thе imроrtапсе оf AST/ ALT rаtе iп попаlсоhоliс stеаtоhераtitis diаgпоsis. Аrq. Gаstrоепtеrоl., Jап./Маr. 2002, vol.39, по.l, p.22-26]. Однако, при проведении15 AJITs bind deeper liver damage. Some researchers believe that an increase in the ACT / AJIT ratio is more informative precisely with alcoholic liver damage [Zamip. J. et al. Thе imroptaps оf AST / ALT rаtе ip poplsoholis steatoheratitis diagposis. Arq. Gastroepterol., Jap. / Mar. 2002, vol. 39, po.l, p.22-26]. However, when conducting

20 дифференциальной диагностики следует учитывать, что источниками ACT являются также скелетная и сердечная мускулатура, повреждение которой может привести к повышению уровня ACT [S. Shеrlосk. Аlсоhоliс livеr disеаsе. Lапсеt. -1995, v.34:227-8].20 differential diagnosis should be borne in mind that the sources of ACT are also skeletal and cardiac muscles, damage to which can lead to increased levels of ACT [S. Sherlosk. Alcoholis liver diséase. Lapett. -1995, v. 34: 227-8].

Ряд авторов предлагает использовать соотношение активностиA number of authors suggest using the ratio of activity

25 ГГТП/ЩФ для диагностики алкогольных поражений печени [CK. Fаrrеп апd К.F. Тiрtоп. Trаit mаrkеrs fоr аlсоhоlism: сliпiсаl utilitу. Аlсоhоl.- 1999, v. 34: 649-665].25 GGTP / ALP for the diagnosis of alcoholic liver damage [CK. Farrep apd K.F. Tirtop. Trait marchers for alcoholism: social utilitu. Alcohol. 1999, v. 34: 649-665].

По данным литературы известно, что уровень XC JIПВП, повышающийся при систематическом потреблении алкоголя, не зо увеличивается по мере прогрессирования алкогольных поражений печени, что ограничивает использование этого показателя при дифференциальной диагностике [Т.В. Чернобровкина. Энзимопатии при алкоголизме. Киев, "Здоровья", 1992.- с. 312].According to the literature, it is known that the level of XC JIPVP, which increases with systematic consumption of alcohol, does not increase as alcoholic liver lesions progress, which limits the use of this indicator in differential diagnosis [T.V. Chernobrovkina. Enzymopathies in alcoholism. Kiev, "Health", 1992.- p. 312].

В случаях далеко зашедших форм алкогольных поражений печени более показательными являются неферментные методы исследования морфофункциональной сохранности печени: определение белковых, иммуноглобулиновых фракций и липидов сыворотки крови, осадочных проб (тимоловая, сулемовая), показателей, выделительной и метаболизирующей функций (плазменный клиренс красителей, антипириновый индекс). Несоответствие степени нарушения перечисленных неферментных показателей и остающейся в норме или снижающейся активности ферментов сыворотки крови подчеркивает степень декомпенсации органа в результате хронического повреждения алкоголем.In cases of far-reaching forms of alcoholic liver lesions, non-enzymatic methods for studying the morphological and functional safety of the liver are more indicative: determination of protein, immunoglobulin fractions and serum lipids, sedimentary samples (thymol, sublimate), indicators, excretory and metabolizing functions (plasma clearance of dyes, antipyrine index) . The mismatch of the degree of violation of the listed non-enzymatic parameters and the normal or decreasing activity of serum enzymes underlines the degree of decompensation of the organ as a result of chronic damage to alcohol.

Таким образом, недостатками использования перечисленных показателей в целях дифференциальной диагностики заболеваний печени являются их недостаточная чувствительность и специфичность, а также высокая трудоемкость, длительность проведения анализов и получения исходных материалов для ряда маркеров.Thus, the disadvantages of using these indicators for the differential diagnosis of liver diseases are their lack of sensitivity and specificity, as well as the high complexity, the duration of the analyzes and obtaining the source materials for a number of markers.

Известны способы и устройства для измерения деформируемости эритроцитов с помощью продавливания через тонкие капилляры [WO, 02/09583, A2, 30.07.2001; SU, 1462201, 28.02.89].Known methods and devices for measuring the deformability of red blood cells by forcing through thin capillaries [WO, 02/09583, A2, 07/30/2001; SU, 1462201, 02.28.89].

Однако эти способы трудоемки, дают большую погрешность в измерениях и требуют большой объем исследуемой крови.However, these methods are time-consuming, give a large error in the measurements and require a large volume of the studied blood.

Наиболее близким аналогом (прототипом) измерения вязкоупругих характеристик является способ и устройство для измерения вязкоупругих характеристик, эритроцитов в электрическом поле, создаваемым высокочастотным генератором между последовательно установленными электродами [H. Епgеlhаrdt, E. Sасkmапп. On thе mеаsurеmепt оf shеаr еlаstiс mоduli апd visсоsitiеs оf еrуthrосуtе рlаsmа membranes by transient dеfоrmаtiоп in high frеquепсу еlесtriс fiеlds. Вiорhуs. J.- 1988, v. 54: 495-508]. Способ включает заполнение суспензией клеток рабочего объемы измерительной камеры с последовательно установленными в ней электродами, наложение неоднородного переменного электрического поля на суспензию, компьютерное распознавание максимального размера эритроцита, притянувшегося к электроду, расчет силы растягивающей клетку по модели проводящего эллипсоида.The closest analogue (prototype) for measuring viscoelastic characteristics is a method and apparatus for measuring viscoelastic characteristics, red blood cells in an electric field created by a high-frequency generator between electrodes in series [H. Ephelhardt, E. Sackmapp. On thе measuremet оf shear elastiс moduli apt visсositiеs оf erutrosose рlаsmа membranes by transient defеrmаtiop in high quality filters. Biorhus. J.- 1988, v. 54: 495-508]. The method includes filling a working cell volume with a suspension of measuring cells with electrodes sequentially installed in it, applying an inhomogeneous alternating electric field to the suspension, computer recognition of the maximum size of an erythrocyte attracted to the electrode, calculation of the force stretching the cell according to the model of a conducting ellipsoid.

Недостатком описанных способа и устройства является низкая точность измерения жесткости и вязкости клетки, обусловленная погрешностью при расчете растягивающей силы по модели проводящего эллипсоида и погрешностью связанной с тем, что клетка имеет непосредственный контакт с поверхностью электрода. Это изменяет физиологическое состояние мембраны клетки. Способ и устройство имеют малую производительность процесса измерения вязко-упругих характеристик клетки. Наиболее близким аналогом (прототипом) способа диагностики заболеваний печени является способ дифференциальной диагностики диффузных заболеваний печени алкогольной и неалкогольной природы с помощью измерения среднего радиуса и среднего корпускулярного объема эритроцитов (СКОЭ), (MCV) [T. Wеttеrliпg, R. Капitz, H. Rumрf, U. Нарkе, and D. Fisсhеr. Comparison of CAGe and MAST wϊth thе аlсоhоl mаrkеrs CDT, {gamma}-GT, ALAT, ASAT and MCV. Аlсоhоl. - 1998, v. 33: 424-430], который вычисляется как отношение гематокритного показателя к числу эритроцитов в 1 мкл крови. Достоинством этого показателя является доступность, достаточно высокая чувствительность от 29 до 95%, длительное сохранение на прежнем уровне в период абстиненции. Причинами увеличения СКОЭ при длительной алкоголизации является токсическое влияние этанола на миелопоэз, нарушение обмена витаминов группы В и фолиевой кислоты, изменение текучести мембран эритроцитов за счет изменения соотношения холестерин/фосфолипиды, изменение состава фосфолипидов; повышение осмотического давления плазмы. Отмечено стойкое изменение этого показателя при алкогольном поражении печени. Измерение СКОЭ осуществляется, как правило, с помощью кондуктометрического геманализатора (счетчика частиц), основанного на измерении электрического сопротивления тонкого капилляра, через который проходит поток эритроцитов. Наиболее близким техническим решением (прототипом) устройства для дифференциальной диагностики диффузных заболеваний печени является счетчик частиц французской фирмы "Соultеr" [FR, 2092378, 1972], содержащий кювету с электропроводящей суспензией частиц и вертикально расположенную а ней измерительную трубку, имеющую в нижней части калиброванное входное отверстие, причем верхний конец измерительной трубки соединен пневмопроводом с источником вакуума (ручным поршневым насосом), в измерительной трубке установлен внутренний электрод, а в кювете внешний электрод. Электроды соединены с источником тока и электронным блоком измерения и обработки данных. Недостатком указанных способа диагностики заболеваний и устройства для его осуществления является низкая достоверность дифференциальной диагностики заболеваний из-за узкого спектра измеряемых параметров эритроцитов человека (определение только размера эритроцитов и характеристик, непосредственно связанных с размером эритроцитов), а также большие погрешности при измерении размера эритроцитов с высокой степенью агрегации.The disadvantage of the described method and device is the low accuracy of measuring the stiffness and viscosity of the cell, due to the error in calculating the tensile force according to the model of the conductive ellipsoid and the error associated with the fact that the cell has direct contact with the surface of the electrode. This changes the physiological state of the cell membrane. The method and device have a low productivity of the process of measuring the visco-elastic characteristics of the cell. The closest analogue (prototype) of the method for the diagnosis of liver diseases is the method of differential diagnosis of diffuse liver diseases of alcoholic and non-alcoholic nature by measuring the average radius and the average corpuscular volume of red blood cells (SKOE), (MCV) [T. Wötherlipg, R. Kapitz, H. Rumf, U. Narcke, and D. Fischer. Comparison of CAGe and MAST wϊth the alcohol markers CDT, {gamma} -GT, ALAT, ASAT and MCV. Alcohol. - 1998, v. 33: 424-430], which is calculated as the ratio of the hematocrit to the number of red blood cells in 1 μl of blood. The advantage of this indicator is accessibility, a fairly high sensitivity from 29 to 95%, long-term maintenance at the same level during the period of withdrawal. The reasons for the increase in SKOE with prolonged alcoholization are the toxic effect of ethanol on myelopoiesis, impaired metabolism of B vitamins and folic acid, a change in the fluidity of erythrocyte membranes due to a change in the ratio of cholesterol / phospholipids, a change in the composition of phospholipids; increased osmotic plasma pressure. A persistent change in this indicator with alcohol damage was noted. the liver. RMSE measurement is usually carried out using a conductometric hemisphere analyzer (particle counter) based on measuring the electrical resistance of a thin capillary through which the flow of red blood cells passes. The closest technical solution (prototype) of a device for the differential diagnosis of diffuse liver diseases is a particle counter of the French company "Soulter" [FR, 2092378, 1972], containing a cuvette with an electrically conductive suspension of particles and a vertically located measuring tube with a calibrated input in the lower part a hole, the upper end of the measuring tube being connected by a pneumatic conduit to a vacuum source (a manual piston pump), an internal electrode is installed in the measuring tube, and in the cell eshny electrode. The electrodes are connected to a current source and an electronic unit for measuring and processing data. The disadvantage of these methods for diagnosing diseases and the device for its implementation is the low reliability of the differential diagnosis of diseases due to the narrow spectrum of measured parameters of human red blood cells (determining only the size of red blood cells and characteristics directly related to the size of red blood cells), as well as large errors in measuring the size of red blood cells with high degree of aggregation.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности измерения вязкоупругих характеристик клеток биологических объектов и увеличение достоверности и специфичности дифференциальной диагностики заболеваний печени и сокращение времени диагностики путем обеспечения возможности измерения следующих параметров эритроцитов человека без изменения физиологического состояния мембраны клеток эритроцитов: средний радиус клетки, Kα - отношение среднего значения поляризуемости α0 1 и сц на двух частотах, например, 100 кГц и 1 МГц, проводимость и емкость мембраны эритроцитов, жесткость и вязкость эритроцитов, индекс агрегации эритроцитов, коэффициент деструкции эритроцитов в электрическом поле.The technical result of the invention is to increase the accuracy of measuring the viscoelastic characteristics of cells of biological objects and increase the reliability and specificity of the differential diagnosis of liver diseases and reduce the time of diagnosis by providing the ability to measure the following parameters of human red blood cells without changing the physiological state of the membrane of red blood cells: average cell radius, K α - ratio the average polarizability α 0 1 and sc at two frequencies, for example, 100 kHz and 1 MHz, membrane conductivity and capacitance erythrocytes, erythrocyte stiffness and viscosity, erythrocyte aggregation index, erythrocyte destruction coefficient in an electric field.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе измерения вязко-упругих характеристик клеток биологических объектов, включающем отбор проб клеток биологических объектов, разведение их изотоническим раствором, поддерживающим жизнедеятельность клеток, с заданным коэффициентом k, определение динамической вязкости ηw суспензии эритроцитов в указанном изотоническом растворе и перенос смеси исследуемых эритроцитов с заданной концентрацией клеток в измерительную кювету, согласно изобретения, в кювете формируют неоднородное переменное электрическое поле с частотой / от 10 кГц до 5 МГц и средней напряженностью E0 электрического поля в зазоре между электродами в пределах от 104 до 106 Вольт/м, измеряют средние скорости Vc движения каждой клетки в суспензии и их средний радиус R через определенные интервалы времени в период воздействия электрического поля и после его отключения по истечении времени t путем видеозаписи изображения движения клеток и изменения их размера, полученные данные в цифровом виде вводят и обрабатывают в компьютере, имеющем вычислительную программу накопления и обработки данных, в результате чего определяют следующие средние значения характеристик клеток биологических объектов, в том числе и их упруго-эластичные характеристики, по формулам: поляризуемость клеток

Figure imgf000009_0001
The specified technical result is achieved by the fact that in the method of measuring the visco-elastic characteristics of cells of biological objects, including sampling cells of biological objects, diluting them with an isotonic solution that supports cell activity, with a given coefficient k, determining the dynamic viscosity η w of a suspension of red blood cells in the specified isotonic solution and transferring a mixture of the studied red blood cells with a given concentration of cells into a measuring cell, according to the invention, a heterogeneous shape is formed in the cell th alternating electric field with a frequency / from 10 kHz to 5 MHz and an average electric field strength E 0 in the gap between the electrodes in the range from 10 4 to 10 6 Volt / m, measure the average speed V c the movement of each cell in suspension and their average radius R at certain time intervals during the period of exposure to the electric field and after it is turned off after a period of time t by video recording the image of the movement of cells and changing their size, the obtained data are digitally input and processed in a computer having computational The data accumulation and processing chart, as a result of which the following average values of the characteristics of the cells of biological objects, including their elastic-elastic characteristics, are determined by the formulas: cell polarizability
Figure imgf000009_0001

(где ^-динамическая вязкость жидкости, R-средний радиус клетки, средние скорости vc движения каждой клетки в суспензии,(where ^ is the dynamic viscosity of the fluid, R is the average radius of the cell, average velocity v c the movement of each cell in suspension,

^-напряженность внешнего электрического поля, εo-диэлeктpичecкaя проницаемость вакуума); силу (Fэл), растягивающую клетку, по направлению вектора напряженности электрического поля:

Figure imgf000010_0001
^ is the intensity of the external electric field, ε o is the dielectric constant of the vacuum); force (F el ), a stretching cell, in the direction of the electric field vector:
Figure imgf000010_0001

жесткость (с) клетки:stiffness (s) of the cell:

а.. - εп E2 с =a .. - ε p E 2 s =

A - R - AxA - R - Ax

где: величина деформации Δх после отключения электрического поля; вязкость (ήc)клeтки:

Figure imgf000010_0002
where: the strain Δx after turning off the electric field; viscosity (ή c ) cells:
Figure imgf000010_0002

где: величина деформации Δх после отключения электрического поля, t-время после выключения электрического поля, ^-значение деформации Ax после выключения электрического поля.where: the strain Δx after turning off the electric field, t-time after turning off the electric field, ^ is the strain value Ax after turning off the electric field.

Таким образом, для обеспечения высокой точности измерения вязкоупругих характеристик биологической клетки подобраны оптимальные частота, амплитуда и длительность воздействия электрического поля с условием заданной величины деформации клеток. Как правило, для каждого вида биологических клеток существуют критические частота и напряженность поля, при которых эффективность деформации максимальна, что обеспечивает высокую точность измерения вязкоупругих характеристик клетки.Thus, to ensure high accuracy in measuring the viscoelastic characteristics of a biological cell, the optimal frequency, amplitude and duration of exposure to an electric field are selected under the condition of a given value of cell deformation. As a rule, for each type of biological cell, there are critical frequency and field strengths at which the deformation efficiency is maximum, which ensures high accuracy in measuring the viscoelastic characteristics of the cell.

Указанный технический результат достигается также тем, что в способе дифференциальной диагностики заболеваний печени, включающем отбор проб эритроцитов, разведение их изотоническим раствором, поддерживающим жизнедеятельность клеток эритроцитов, с заданным коэффициентом k, определение динамической вязкости ηw суспензии эритроцитов в указанном изотоническом растворе и перенос смеси исследуемых эритроцитов с заданной концентрацией клеток в измерительную кювету, согласно изобретения, в кювете формируют неоднородное переменное электрическое поле с частотой / от 10 кГц до 5 МГц и средней напряженностью E0 электрического поля в зазоре между электродами в пределах от 104 до 106 Вольт/м, измеряют средние скорости Vc движения каждой клетки в суспензии и их минимальный радиус Rмuн, средний радиус R и максимальный радиус Rмax через определенные интервалы времени в период воздействия электрического поля и после его отключения по истечении времени t путем видеозаписи изображения движения клеток и изменения их размера, полученные данные в цифровом виде вводят и обрабатывают в компьютере, имеющем вычислительную программу накопления и обработки данных, в результате чего определяют средние значения характеристик Xj эритроцитов для данного образца (где j - порядковый номер характеристики от 1 до 8):The specified technical result is also achieved by the fact that in the method of differential diagnosis of liver diseases, which includes taking samples of red blood cells, diluting them with an isotonic solution that supports the vital functions of red blood cells, with a given coefficient k, determining the dynamic viscosity η w of a suspension of red blood cells in a specified isotonic solution and transferring a mixture of the studied red blood cells with a given cell concentration to a measuring cell, according to the invention, an inhomogeneous alternating electric field with a frequency / from 10 kHz to 5 MHz and an average intensity E 0 electric field in the gap between the electrodes in the range of 10 4 to 10 6 V / m, measured average traffic speed V c of each cell in the slurry and minimum radius R mun mean radius R and ma maximum DUTY radius R MAX at regular intervals during the action of the electric field off and after the time t by a video image motion of cells and changes their size, the data in digital form is introduced and treated in a computer having a data acquisition and processing computer program, as a result, determine the average values of the characteristics X j of red blood cells for a given sample (where j is the serial number of the characteristic from 1 to 8):

Xj= R - средний радиус клетки, вычисляемый по формуле:Xj = R is the average radius of the cell, calculated by the formula:

Fmp = 6 - π - ηw - R - Ve F mp = 6 - π - η w - R - V e

где Pmp - сила вязкого трения со стороны жидкости; 77w~Динaмичecкaя вязкость жидкости, R-средний радиус клетки, vc - средние скорости движения каждой клетки в суспензии;where P mp is the force of viscous friction on the liquid side; 77w ~ D is the individual viscosity of the liquid, R is the average radius of the cell, v c is the average speed of each cell in suspension;

X2=Ka= αo.i/αь -отношение среднего значения поляризуемости αc=0.i и αc=1 на двух частотах, например, 100 кГц и 1 МГц, которые (αc=Oл и αc=i ) вычисляются из условия равенства силы со стороны электрического поля и силы вязкого трения по формуле:X 2 = K a = α o .i / αь is the ratio of the average polarizability α c = 0. i and α c = 1 at two frequencies, for example, 100 kHz and 1 MHz, which (α c = O l and α c = i) are calculated from the condition that the electric field and the viscous friction force are equal according to the formula:

24 - π - ηw - R - vc ac = εo - grad (Eo 2) где: /7W- динамическая вязкость жидкости, R-средний радиус клетки, средние скорости vc движения каждой клетки в суспензии,24 - π - η w - R - v c ac = ε o - grad (E o 2 ) where: / 7 W is the dynamic viscosity of the fluid, R is the average radius of the cell, the average speed v c the movement of each cell in suspension,

^-напряженность внешнего электрического поля, εо-диэлектрическая проницаемость вакуума; Xз=σm = 0.00003 • Kl + 0.0001 • Ka 2 + 0.0001 Ka + 0.00005 - проводимость мембраны, где: feg - равновесная частота вычисляется по формуле:^ -strain of the external electric field, εo-dielectric constant of the vacuum; X3 = σ m = 0.00003 • Kl + 0.0001 • K a 2 + 0.0001 K a + 0.00005 - membrane conductivity, where: f eg - the equilibrium frequency is calculated by the formula:

Figure imgf000012_0001
где /о, /-нижняя частота, на которой измеряется поляризуемость аоj, //-верхняя частота, на которой измеряется поляризуемость α/.
Figure imgf000012_0001
where / o , / is the lower frequency at which the polarizability aoj is measured, / / is the upper frequency at which the polarizability α / is measured.

Xf= C1n = - емкость мембраны клетки,X f = C 1n = is the capacity of the cell membrane,

где: σ -электропроводность раствора, в котором проводятся измерения.where: σ is the electrical conductivity of the solution in which the measurements are made.

X5 = c = — - — - — — . - жесткость мембраны клетки, где: 4 - R - Ax F X 5 = c = - - - - - -. - stiffness of the cell membrane, where: 4 - R - Ax F

Ax- величина деформации клетки после выключения электрического поля; с - t Xл = Лr вязкость клетки, где: c 6 - π - R - In(Ax/ А)Ax is the magnitude of the deformation of the cell after turning off the electric field; c - t Xl = Lr cell viscosity, where: c 6 - π - R - In (Ax / A)

/-время после выключения электрического поля, Λ -значение деформации Δх в момент выключения электрического поля;/ - time after turning off the electric field, Λ - strain value Δх at the moment of turning off the electric field;

N д;7 = Kag = — — - индекс агрегации эритроцитов, где:N d; 7 = K ag = - - - erythrocyte aggregation index, where:

Nd - число слипшихся клеток в поле наблюдения микроскопа; N0 - общее число клеток в поле наблюдения микроскопа;N d is the number of adherent cells in the field of observation of the microscope; N 0 is the total number of cells in the field of observation of the microscope;

N -N χ8 = K11. = — — .- коэффициент деструкции клеток, где:N -N χ 8 = K 11 . = - - .- cell destruction coefficient, where:

^o^ o

N(ts - число клеток, оставшихся в поле наблюдения микроскопа после деструкции; N0 - общее число клеток в поле наблюдения микроскопа; причем, выше описанный процесс измерений средних скоростей vc движения каждой клетки в суспензии, их минимальный Rмuн, средний Rcp максимальный Rмax радиусы и определение характеристик Xj эритроцитов проводят многократно для проб эритроцитов здоровых пациентов (в норме) и пациентов с различными видами патологий, диагноз (состояние здоровья) которых определен заранее другими методами, например иммуноферментным методом, с определением характеристик эритроцитов XJ 0 1 (где i- порядковый номер диагноза от 1 до 7, в том числе норма и различные виды патологий: i-1 - норма, i=2 вирусный гепатит, i=3 - алкогольный гепатит, i=4 - смешанный гепатит, i=5 - вирусный цирроз, i=бN ( ts is the number of cells remaining in the field of observation of the microscope after destruction; N 0 is the total number of cells in the field of observation of the microscope; moreover, the above described process of measuring average speeds v c the movement of each cell in suspension, their minimum R moon , average R cp maximum R max radii and characterization X j of red blood cells is carried out repeatedly for red blood cell samples of healthy patients (normal) and patients with various types pathologies, the diagnosis (state of health) of which is determined in advance by other methods, for example, enzyme immunoassay, with the determination of the characteristics of red blood cells X J 0 1 (where i is the serial number of the diagnosis from 1 to 7, including the norm and various types pathologies: i-1 - normal, i = 2 viral hepatitis, i = 3 - alcoholic hepatitis, i = 4 - mixed hepatitis, i = 5 - viral cirrhosis, i = b

- алкогольный цирроз, i=7 - смешанный цирроз) и формируют из данных- alcoholic cirrhosis, i = 7 - mixed cirrhosis) and form from data

XJ 0 1 статистически достоверный массив для последующего использования его в дифференциальной диагностике заболеваний печени, а затем проводят аналогичные измерения образцов проб эритроцитов пациентов с различными видами патологий с определением характеристик эритроцитов Хμ в реальном масштабе времени с последующим сравнением этих характеристик с соответствующими значениями xJ°t , находящимися в базе данных компьютера и определением показателя Δ, близости измеряемых характеристик эритроцитов к каждому из представленных семи видов диагноза:X J 0 1 is a statistically significant array for its subsequent use in the differential diagnosis of liver diseases, and then similar measurements of samples of red blood cells of patients with various types of pathologies are carried out with the characterization of red blood cells Xμ in real time, followed by comparison of these characteristics with the corresponding values of J J ° t , located in the computer database and the determination of the indicator Δ, the proximity of the measured characteristics of red blood cells to each of the seven types diagnosis:

J=SJ = s

A. = (∑Kj - (χ J, -χ J 0Для /=1-7, A. = (∑ K j - ( χ J , - χ J 0 , Y Д for / = 1-7,

где Kj - нормировочные диагностические коэффициенты, которые вычисляют по формуле:

Figure imgf000013_0001
значение у-ого параметра из всех x°a параметров, соответствующих всем i- ым диагнозам; MMHj (XJ 0 1 ) - минимальное значение у-ого параметра из всехwhere K j - normalizing diagnostic coefficients, which are calculated by the formula:
Figure imgf000013_0001
the value of the y-th parameter from all x ° a parameters corresponding to all i-th diagnoses; MMH j (X J 0 1 ) - the minimum value of the y-th parameter of all

Xj о1 параметров, соответствующих всем г-ым диагнозам, причем минимальное значение Δ,, измеряемых параметров эритроцитов человека

Figure imgf000014_0001
соответствует /-тому диагнозу, который и принимают как окончательно поставленный диагноз.X j about 1 parameters corresponding to all the rth diagnoses, and the minimum value of Δ ,, measured parameters of human red blood cells
Figure imgf000014_0001
corresponds to the / -th diagnosis, which is accepted as the final diagnosis.

Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве для измерения вязкоупругих характеристик клеток биообъектов и для дифференциальной диагностики диффузных заболеваний печени, включающем прозрачную измерительную кювету, в которой расположены электроды, соединенные с источником электропитания, а также измерительный блок, согласно изобретения, источник электропитания представляет собой генератор переменного электрического напряжения, а измерительный блок содержит микроскоп, оптически связанный с измерительной кюветой и систему анализа изображения для измерения скорости движения эритроцитов, содержащую видеокамеру, оптически связанную с микроскопом, и компьютер, соединенный с видеокамерой. Причем, электроды в измерительной кювете установлены с зазором, достаточным для формирования в нем средней напряженности электрического поля в пределах от 104 до 106 Вольт/м.The specified technical result is also achieved by the fact that in the device for measuring the viscoelastic characteristics of bioobject cells and for differential diagnosis of diffuse liver diseases, including a transparent measuring cell, in which electrodes are connected to a power source, as well as a measuring unit, according to the invention, the power source represents a variable voltage generator, and the measuring unit contains a microscope, optically coupled to a measuring cuvette and image analysis system for measuring the speed of red blood cells containing a video camera, optically coupled with a microscope, and a computer connected to the camera. Moreover, the electrodes in the measuring cell are installed with a gap sufficient for the formation of an average electric field in it in the range from 10 4 to 10 6 Volt / m.

В условиях неоднородного переменного электрического поля (НПЭП) тестируется подвижность эритроцитов в суспензии. Проведенные эксперименты показали, что эритроциты обладают значительной подвижностью в условиях переменного неоднородного электрического поля. В слабоэлектропроводящем растворе глюкозы эритроциты в норме поступательно движутся в область с высокой напряженностью электрического поля при высокой частоте («1- 5 МГц) электрического поля. При более низкой частоте электрического поля («10-100 кГц) эритроциты движутся в область с низкой напряженностью электрического поля. Кроме того установлено, что эритроциты с патологией печени, теряют свою способность движения в НПЭП. Принципиальная разница в подвижности эритроцитов в норме и при патологии и в НПЭП положена в основу изобретения. Соотношение движущихся с разной скоростью эритроцитов в НПЭП связывается со степенью патологии печени. Изобретения иллюстрируются следующими графическими материалами. На фиг. 1 приведена блок-схема автоматизированной установки для реализации предлагаемых способа измерения вязко-упругих характеристик клеток биологических объектов и способа дифференциальной диагностики диффузных заболеваний печени. На фиг. 2 приведена схема измерительной кюветы. На фиг. 3 представлена конструкция действующей автоматизированной установки для реализации предлагаемых способа измерения вязко-упругих характеристик клеток биологических объектов и способа дифференциальной диагностики диффузных заболеваний печени.Under conditions of an inhomogeneous alternating electric field (NPEP), the mobility of red blood cells in suspension is tested. The experiments showed that red blood cells have significant mobility in an alternating inhomogeneous electric field. In a weakly conductive glucose solution, red blood cells normally progressively move to a region with a high electric field strength at a high frequency ("1-5 MHz) of the electric field. At a lower frequency of the electric field ("10-100 kHz), red blood cells move to the area with low electric field strength. In addition, it was found that red blood cells with liver pathology lose their ability to move in NPEP. The fundamental difference in the mobility of red blood cells in normal and pathological conditions and in NPEP is the basis of the invention. The ratio of erythrocytes moving at different speeds in NPEP is associated with the degree of liver pathology. The invention is illustrated by the following graphic materials. In FIG. 1 shows a block diagram of an automated installation for implementing the proposed method for measuring the visco-elastic characteristics of cells of biological objects and a method for differential diagnosis of diffuse liver diseases. In FIG. 2 shows a diagram of a measuring cell. In FIG. 3 shows the design of an existing automated installation for implementing the proposed method for measuring the visco-elastic characteristics of cells of biological objects and a method for differential diagnosis of diffuse liver diseases.

Варианты осуществления изобретенияEmbodiments of the invention

Устройство для измерения вязкоупругих характеристик биологических клеток и для дифференциальной диагностики диффузных заболеваний печени включает разборную оптически прозрачную измерительную кювету 1 (фиг. 2), в которой расположены металлические электроды 2 и 3, соединенные с источником электропитания 4, а также измерительный блок. Источник электропитания 4 представляет собой генератор переменного электрического напряжения, а измерительный блок (фиг. 1) содержит микроскоп 5, оптически связанный с измерительной кюветой 1 и систему анализа изображения для измерения скорости движения тест-клеток, содержащую видеокамеру 6, оптически связанную с микроскопом 5, и компьютер 7, соединенный с видеокамерой 6. Компьютер 7 содержит специализированную программу обработки изображений. Измерительная кювета 1 размещена на подвижном столе микроскопа 5. Причем электроды 2 и 3 в измерительной кювете 1 установлены с зазором, достаточным для формирования в нем средней напряженности электрического поля в пределах от 104 до 10б Вольт/м. Зазор между электродами 2 и 3 в экспериментальной конструкции кюветы 1 устанавливают в пределах 50- 100 мкм, а толщина указанных электродов составляет 0,2-2 мкм. Конструкция экспериментальной действующей установки (фиг. 3) дополнительно предусматривает наличие осциллографа 8, подключенного к электродам 2 и 3 измерительной кюветы 1 для контроля электрических параметров, а также соединенный с цифровой видеокамерой 6 монитор 9.A device for measuring the viscoelastic characteristics of biological cells and for the differential diagnosis of diffuse liver diseases includes a collapsible optically transparent measuring cell 1 (Fig. 2), in which metal electrodes 2 and 3 are located, connected to an electric power source 4, as well as a measuring unit. The power source 4 is an alternating voltage generator, and the measuring unit (Fig. 1) contains a microscope 5, optically coupled to a measuring cell 1 and an image analysis system for measuring the speed of test cells, containing a video camera 6, optically connected to a microscope 5, and a computer 7 connected to the video camera 6. Computer 7 contains a specialized image processing program. Measuring cuvette 1 is placed on a movable table 5. Moreover microscope electrodes 2 and 3 in the measuring cell 1 fitted with a clearance sufficient to form therein the average electric field in the range of from 10 4 to 10 b Volt / m. The gap between the electrodes 2 and 3 in the experimental design of the cuvette 1 is set within 50-100 microns, and the thickness of these electrodes is 0.2-2 microns. The design of the experimental operating installation (Fig. 3) additionally provides for an oscilloscope 8 connected to electrodes 2 and 3 of the measuring cell 1 for monitoring electrical parameters, as well as a monitor 9 connected to a digital video camera 6.

Устройство работает следующим образом. Измерительную кювету 1 устанавливают на подвижный стол микроскопа 5 и фиксируют на нем указанную кювету 1. В измерительную кювету 1 вносят пробу суспензии клеток с известной степенью разведения. На электроды 2 и 3 измерительной кюветы 1 подают напряжение (не более 10 Вольт) от источника 4 (генератора) переменного напряжения, между которыми формируют среднюю напряженность электрического поля в пределах от 104 до 10б Вольт/м. С помощью видеокамеры 6 регистрируют динамику движения отдельных клеток в измерительной кювете 1. С видеокамеры 6 видеосигнал динамики движения клеток подают на компьютер 7 (со специализированной программой обработки изображений), где обрабатываются данные и вычисляются характеристики клеток биологических объектов, в том числе их вязко-упругие характеристики, используемые, например, для дифференциальной диагностики диффузных заболеваний печени.The device operates as follows. The measuring cuvette 1 is mounted on a movable table of the microscope 5 and the indicated cuvette 1 is fixed on it. A sample of a cell suspension with a known degree of dilution is introduced into the measuring cuvette 1. The electrodes 2 and 3 of the measuring cuvette 1 supplied voltage (not more than 10 volts) from the source 4 (generator) AC voltage between which is formed an average electric field intensity in the range of from 10 4 to 10 b Volt / m. Using a video camera 6, the dynamics of individual cells in the measuring cell 1 is recorded. From a video camera 6, a video signal of the dynamics of cell movement is fed to a computer 7 (with a specialized image processing program), where data are processed and cell characteristics of biological objects, including their viscoelastic, are calculated characteristics used, for example, for the differential diagnosis of diffuse liver diseases.

Преимущество устройства для измерения вязкоупругих характеристик клетки биологических объектов с помощью высокочастотного электрического поля по сравнению с существующими аналогами заключаются в том, что он обеспечивает повышение точности измерения вязкоупругих характеристик клетки одновременно как за счет изменения амплитуды так и за счет частоты переменного напряжения на электродах в кювете для измерения, и уменьшение времени для одного измерения. По сравнению с прототипом, в котором деформация клеток биологических объектов обеспечивается только изменением амплитуды напряжения импульса на электродах в предлагаемом устройстве благодаря изменению как амплитуды, так и частоты переменного напряжения на электродах обеспечивается более высокая точность измерения вязкоупругих характеристик клетки Способ измерения вязко-упругих характеристик клеток биологических объектов и способ дифференциальной диагностики диффузных заболеваний печени, реализуют следующим образом.The advantage of the device for measuring the viscoelastic characteristics of a cell of biological objects using a high-frequency electric field compared to existing analogues is that it provides an increase in the accuracy of measuring the viscoelastic characteristics of a cell at the same time both by changing the amplitude and by the frequency of the alternating voltage on the electrodes in the cell for measurements, and reduction of time for one measurement. Compared with the prototype, in which the deformation of the cells of biological objects is ensured only by changing the amplitude of the pulse voltage at the electrodes in the proposed device, by changing both the amplitude and frequency of the alternating voltage at the electrodes, a higher accuracy of measuring the viscoelastic characteristics of the cell is provided A method for measuring the visco-elastic characteristics of cells of biological objects and a method for differential diagnosis of diffuse diseases of the liver are implemented as follows.

1-й этап измерений и вычислений. Он относится как к способу измерения характеристик клеток биологических объектов, в том числе вязко-упругих характеристик, например эритроцитов, так и к способу дифференциальной диагностики диффузных заболеваний печени.1st stage of measurements and calculations. It relates both to a method for measuring the characteristics of cells of biological objects, including viscoelastic characteristics, for example red blood cells, and to a method for differential diagnosis of diffuse liver diseases.

Для этого предварительно проводят отбор проб клеток биологических объектов, например, проб крови. Пробы разводят с заданным коэффициентом k, и переносят смесь исследуемых проб материала с заданной концентрацией клеток Cк в измерительную кювету 1. В кювете 1 формируют неоднородное переменное электрическое поле с частотой от 10 кГц до 5 МГц и средней напряженностью электрического поля в зазоре между электродами в пределах от 104 до 106 Вольт/м путем подачи напряжения (не более 10 Вольт) на электроды 2 и 3 от источника 4 (генератора) электропитания. Далее измеряют средние скорости vc движения каждой клетки в суспензии и их минимальный радиус Rмuн, средний радиус R и максимальный радиус Rмax через определенные интервалы времени в период воздействия электрического поля и после его отключения по истечении времени t путем видеозаписи изображения движения клеток и изменения их размера, полученные данные в цифровом виде вводят и обрабатывают в компьютере, имеющем вычислительную программу накопления и обработки данных, в результате чего определяют средние значения характеристик Xj клеток биологических объектов, в том числе упруго-эластичные характеристики эритроцитов, для данного образца (где j - порядковый номер характеристики от 1 до 8).For this, preliminary sampling of cells of biological objects, for example, blood samples, is carried out. Samples are diluted with a given coefficient k, and the mixture of the studied material samples with a given cell concentration C k is transferred to measuring cell 1. In cell 1, an inhomogeneous alternating electric field is formed with a frequency of 10 kHz to 5 MHz and an average electric field strength in the gap between the electrodes in in the range from 10 4 to 10 6 Volt / m by applying voltage (not more than 10 Volts) to the electrodes 2 and 3 from the source 4 (generator) of power supply. Next, measure the average speed v c the movement of each cell in suspension and their minimum radius R mun , the average radius R and the maximum radius R max at certain time intervals during the period of exposure to the electric field and after it is turned off after a time t by video recording the image of cell movement and changes their size, the obtained data are digitally input and processed in a computer having a computer program for data storage and processing, as a result of which average values of characteristics of X j cells are determined biological objects, including the elastic-elastic characteristics of red blood cells, for a given sample (where j is the serial number of the characteristic from 1 to 8).

В условиях неоднородных электрических полей средняя скорость поступательного движения клетки vc определяется равенством среднего значения силы со стороны неоднородного электрического поля < Fef >= ac - ε0 - grad{El) (1) где: ac - поляризуемость клетки, ЕO-напряженность внешнего электрического поля, ε0- диэлектрическая проницаемость вакуума. Сила вязкого трения со стороны жидкости Pmp ,:Under conditions of inhomogeneous electric fields, the average speed of translational movement of the cell v c is determined by the equality of the average value of the force from the side of the inhomogeneous electric field <F ef > = a c - ε 0 - grad {El) (1) where: a c is the polarizability of the cell, EO is the intensity of the external electric field, ε 0 is the dielectric constant of the vacuum. The force of viscous friction on the side of the liquid P mp,:

Pmp = 6 - π - ηw - R - Vc (2) где ^-динамическая вязкость жидкости, R-средний радиус клетки, который является первым диагностическим параметром X1^.P mp = 6 - π - η w - R - V c (2) where ^ is the dynamic viscosity of the fluid, R is the average radius of the cell, which is the first diagnostic parameter X 1 ^.

Поляризуемость клетки вычисляют из условия равенства силы со стороны электрического поля и силы вязкого трения по формуле

Figure imgf000018_0001
The polarizability of the cell is calculated from the condition of equality of force from the electric field and the force of viscous friction according to the formula
Figure imgf000018_0001

Вычислением отношения среднего значения поляризуемости на двух частотах (100 кГц и 1 МГц) определяется второй из диагностических параметров Хμ

Figure imgf000018_0002
By calculating the ratio of the average polarizability at two frequencies (100 kHz and 1 MHz), the second of the diagnostic parameters Xμ
Figure imgf000018_0002

Третьим диагностическим параметром является проводимость мембраны, которая определяется по формуле: x3.i =σm = 0.00003 - A^ + 0.0001 - U-^ + 0.0001 Ka + 0.00005 (4)The third diagnostic parameter is the membrane conductivity, which is determined by the formula: x 3 .i = σ m = 0.00003 - A ^ + 0.0001 - U- ^ + 0.0001 K a + 0.00005 (4)

Равновесная частота вычисляется по формуле:The equilibrium frequency is calculated by the formula:

Figure imgf000018_0003
где fоj-няжняя частота, на которой измеряется поляризуемость aOj, /у-верхняя частота, на которой измеряется поляризуемость α/. Четвертым диагностическим параметром является емкость мембраны, которая вычисляется по формуле:
Figure imgf000018_0004
σ -электропроводность раствора, в котором проводятся измерения. Сила, со стороны электрического поля, растягивающая клетку, вычисляется по формуле:
Figure imgf000018_0003
where foj is the gentle frequency at which the polarizability a Oj is measured, / y is the upper frequency at which the polarizability α / is measured. The fourth diagnostic parameter is the membrane capacity, which is calculated by the formula:
Figure imgf000018_0004
σ is the electrical conductivity of the solution in which the measurements are made. The force, from the side of the electric field, stretching the cell, is calculated by the formula:

^ ac - ε0 - E0 2 A - R ^ a c - ε 0 - E 0 2 A - R

Жесткость клетки (с) является пятым диагностическим параметром клетки (вязко-упругая характеристика клетки) и вычисляется в зависимости от величины деформации Ax по формуле:Cell stiffness (c) is the fifth diagnostic parameter of the cell (viscoelastic characteristic of the cell) and is calculated depending on the amount of deformation Ax according to the formula:

(*„ S0 - E0 (* „S 0 - E 0

X5J =C = (8)X 5 J = C = (8)

A R - AxA R - Ax

После выключения электрического поля происходит восстановление исходной формы клетки. При этом величина деформации Ax уменьшается по экспоненциальному закону:After turning off the electric field, the original shape of the cell is restored. In this case, the strain value Ax decreases exponentially:

Ax = A - exp(-χ • t) . (9) где t-время после выключения электрического поля, ,4-знaчeниe деформации Ax в момент выключения электрического поля.Ax = A - exp (-χ • t). (9) where is the t-time after turning off the electric field,, 4 is the strain value Ax at the moment the electric field is turned off.

Показатель скорости изменения величины деформации γ зависит от жесткости и вязкости клетки ηc:The rate of change of the strain γ depends on the stiffness and viscosity of the cell η c :

γ = ~* 6 • π - " ηc - R О ' ( 1 0) y Измерением зависимости деформации клетки от времени определяется вязкость клетки, которая является шестым диагностическим параметром клетки (вязко-упругая характеристика клетки):

Figure imgf000019_0001
γ = ~ * 6 • π - " η c - R О ' ( 1 0 ) y Measurement of the dependence of cell deformation on time determines the viscosity of the cell, which is the sixth diagnostic parameter of the cell (visco-elastic characteristic of the cell):
Figure imgf000019_0001

Измерением отношения числа слипшихся клеток Nrf к общему числу клеток N0 в поле наблюдения микроскопа определяется индекс агрегации эритроцитов, который является седьмым диагностическим параметром: v V - 1^ X7,ι = Kag ~ (12)By measuring the ratio of the number of adherent cells N rf to the total number of cells N 0 in the field of observation of the microscope, the erythrocyte aggregation index is determined, which is the seventh diagnostic parameter: v V - 1 ^ X7, v = K ag ~ (12)

Nn N n

Измерением отношения числа клеток N^, оставшихся в поле наблюдения микроскопа после деструкции к общему числу клеток N0 в поле наблюдения микроскопа определяется коэффициент деструкции клеток, который является восьмым диагностическим параметром:By measuring the ratio of the number of N ^ cells remaining in the field of observation of the microscope after destruction to the total number of cells N 0 in the field of observation of the microscope, the cell destruction coefficient is determined, which is the eighth diagnostic parameter:

_ fr N0 - N^_ fr N 0 - N ^

*«.ι -лЛ - — • (13) iV 0* ". Ι -л Л - - • (13) i V 0

2-й этап измерений и вычислений. Он относится только к способу дифференциальной диагностики диффузных заболеваний печени, Выше описанный процесс (1-й этап) измерения средних скоростей vc движения каждой клетки в суспензии, их минимальный Rмuн, средний Rcp максимальный Rмax радиусы и определения характеристик хj эритроцитов проводят на каждом кадре видеозаписи многократно для проб эритроцитов здоровых пациентов (в норме) и пациентов с различными видами патологий, диагноз (состояние здоровья) которых определен заранее другими методами, например иммуноферментным методом, с определением характеристик эритроцитов x°( (где i- порядковый номер диагноза от 1 до 7, в том числе норма и различные виды патологий: i=l — норма, i=2 вирусный гепатит, i=3 - алкогольный гепатит, i=4 - смешанный гепатит, i=5 - вирусный цирроз, i=6 - алкогольный цирроз, i=7 - смешанный цирроз).2nd stage of measurements and calculations. It applies only to the method of differential diagnosis of diffuse liver diseases. The process described above (stage 1) measures the average speeds v c of movement of each cell in suspension, their minimum R moon , average R cp maximum R max radii and characterization x j of red blood cells on each frame of the video clip repeatedly for red blood cell samples of healthy patients (normal) and patients with various types of pathologies, the diagnosis (state of health) of which was determined in advance by other methods, for example, enzyme immunoassay, determination of the characteristics of red blood cells x ° ( (where i is the diagnosis serial number from 1 to 7, including the norm and various types of pathologies: i = l - normal, i = 2 viral hepatitis, i = 3 - alcoholic hepatitis, i = 4 - mixed hepatitis, i = 5 - viral cirrhosis, i = 6 - alcoholic cirrhosis, i = 7 - mixed cirrhosis).

Затем формируют из характеристик xJ°t статистически достоверный массив данных, которые хранят в памяти компьютера для последующего их использования в дифференциальной диагностике заболеваний печени.Then a statistically reliable data array is formed from the characteristics x J ° t , which is stored in the computer memory for subsequent use in the differential diagnosis of liver diseases.

Проводят аналогичные измерения образцов проб эритроцитов пациентов с различными видами патологий с определением характеристик эритроцитов Хμ в реальном масштабе времени с последующим сравнением этих характеристик с соответствующими значениями x° . , находящимися в базе данных компьютера и определением показателя Δ; близости измеряемых характеристик эритроцитов к каждому из представленных семи видов диагноза:Conduct similar measurements of samples of red blood cells of patients with various types of pathologies with the determination of the characteristics of red blood cells Xμ in real time with subsequent comparison of these characteristics with the corresponding values of x °. located in the computer database and the definition of the indicator Δ ; the proximity of the measured characteristics of red blood cells to each of the seven types of diagnosis presented:

7=«7 = "

Δ, = (∑KJ - (XJ<I - x°,)2 для ι=l-7, (14)Δ, = (∑KJ - ( XJ <I - x °,) 2 for ι = l-7, (14)

где Kj - нормировочные диагностические коэффициенты, которые вычисляют по формуле:where K j - normalizing diagnostic coefficients, which are calculated by the formula:

K1 = — г- , (15), где: MAKC1 (X0, ,) -K 1 = - r-, (15), where: MAKC 1 (X 0 ,,) -

1 МАКС } (x)^ - МИН ^x) У Л h> максимальное значение у-ого параметра из всех x° параметров, соответствующих всем z-ым диагнозам; MMHj(XJ 0 1) - минимальное значение /-ого параметра из всех xj°4 параметров, соответствующих всем z-м диагнозам. 1 MAX } (x) ^ - MIN ^ x) At Л h> the maximum value of the y-th parameter of all x ° parameters corresponding to all z-th diagnoses; MMH j (X J 0 1 ) - the minimum value of the / -th parameter of all x j ° 4 parameters corresponding to all z-th diagnoses.

Нормировочные диагностические коэффициенты Kj позволяют провести сравнение в безразмерном виде измеряемых параметров, имеющих различную размерность, а также привести значения этих параметров к величинам близким к единице.Normalizing diagnostic coefficients K j allow one to compare in dimensionless form the measured parameters having different dimensions, as well as bring the values of these parameters to values close to unity.

Далее выбирают минимальное значение Δj, измеряемых параметров эритроцитов человека Xj;i, соответствующее /-тому диагнозу, который и принимают как окончательно поставленный диагноз.Next, choose the minimum value of Δj, the measured parameters of human red blood cells X j; i, corresponding to the / -th diagnosis, which is accepted as the final diagnosis.

Пример 1. Определение вязкоупругих характеристик эритроцитовExample 1. Determination of the viscoelastic characteristics of red blood cells

Эксперименты проведены на установке, представленной на фиг. 3.The experiments were carried out on the setup shown in FIG. 3.

Кювета 1 выполнена в виде двух стеклянные пластин, на которых методом фотолитографии сформированы параллельно расположенные электроды 2 и 3. Для увеличения срока службы электродов они покрыты слоем диэлектрика. Расстояние между пластинами 50 мкм. Проба эритроцитов человека разведена в 5%-нoм растворе глюкозы в соотношении 1 : 1000 с получением суспензии клеток эритроцитов до достижения концентрации эритроцитов, например, 1 млн/мл с динамической вязкостью суспензии ηw> равной 1,2- 10"3 Пах. После того, как клеточная суспензия придет в состояния покоя, на металлические электроды 2 и 3 измерительной кюветы 1 подают переменное напряжение (не более 10 В). Скорость потока 50 5 мкм/с. Оптимальная частота электрического поля подобрана 1 МГц, на которой деформация эритроцитов человека наиболее выражена, а амплитуда электрического сигнала равна 10 В. Проведенные эксперименты показали, что для каждого из исследованных типов клеток существует оптимальное значение частоты и амплитуды электрического поля при ю которой достигается максимальная степень деформации.The cuvette 1 is made in the form of two glass plates on which electrodes 2 and 3 are parallel formed by photolithography. To increase the life of the electrodes, they are coated with a dielectric layer. The distance between the plates is 50 microns. A sample of human red blood cells is diluted in a 5% glucose solution in a ratio of 1: 1000 to obtain a suspension of red blood cells until a concentration is reached erythrocytes, for example, 1 million / ml with a dynamic viscosity of the suspension η w> equal to 1.2-10 "3 groin. After the cell suspension comes to rest, an alternating voltage is applied to the metal electrodes 2 and 3 of the measuring cell 1 (not more than 10 V.) The flow rate is 50 5 μm / s.The optimal frequency of the electric field is 1 MHz, at which the deformation of human red blood cells is most pronounced, and the amplitude of the electric signal is 10 V. The experiments showed that for each of the studied cell types there is an optimal The values of frequency and amplitude of the electric field at which the maximum th degree of deformation.

Далее измеряют средние скорости vc движения каждой клетки в суспензии и их минимальный радиус Rмuн, средний радиус R и максимальный радиус R^ через определенные интервалы времени в период воздействия электрического поля и после его отключения по истечении 15 времени t путем видеозаписи изображения движения клеток и изменения их размера, полученные данные в цифровом виде вводят и обрабатывают в компьютере, имеющем вычислительную программу накопления и обработки данных, в результате чего определяют средние значения характеристик Xj клеток биологических объектов, в том числе упругого эластичные характеристики эритроцитов, для данного образца (где j - порядковый номер характеристики от 1 до 8). Компьютерные данные для наглядности представлены в виде таблицы 1.Next, measure the average speed v c the movement of each cell in suspension and their minimum radius R mun , the average radius R and the maximum radius R ^ at certain time intervals during the period of exposure to the electric field and after it is turned off after 15 times t by recording the image of the movement of cells and resizing the received data in digital form is introduced and treated in a computer having processing and data storage processing program, thereby determining the average characteristic values X j cells iologicheskih objects, including a resilient, elastic characteristics erythrocytes, for a given sample (where j - sequence number of features from 1 to 8). Computer data for clarity are presented in table 1.

Сравнение экспериментальных данных (таблица 1), полученных при измерения жесткости и вязкости эритроцитов и пересчитанных поComparison of experimental data (table 1) obtained by measuring the stiffness and viscosity of red blood cells and recalculated by

25 формулам (1-12) и по формулам, используемым в прототипе, позволяют сделать вывод, что учет коэффициента поляризуемости и других физических параметров, предложенных в заявляемом способе приводит к уменьшению разброса данных в пределах одной выборки по жесткости с25 formulas (1-12) and the formulas used in the prototype allow us to conclude that taking into account the polarizability coefficient and other physical parameters proposed in the inventive method reduces the spread of data within one sample in terms of stiffness with

60% (прототип) до 43,3% (заявляемый способ), а по вязкости с 97% зо (прототип) до 42,9% (заявляемый способ). Таблица 160% (prototype) to 43.3% (the inventive method), and in viscosity from 97% zo (prototype) to 42.9% (the inventive method). Table 1

Сравнительные данные вязко-упругих характеристик клеток эритроцитов, полученные заявляемым способом и по прототипуComparative data on the visco-elastic characteristics of red blood cell cells obtained by the claimed method and the prototype

Figure imgf000023_0001
Пример 2. Формирование статистического массива данных для дифференциальной диагностики диффузных заболеваний печени
Figure imgf000023_0001
Example 2. The formation of a statistical data array for the differential diagnosis of diffuse liver diseases

Для формирования статистического массива данных для дифференциальной диагностики диффузных заболеваний печени проведены измерения характеристик эритроцитов x°,. у 432 пациента г. Новосибирска с различными диагнозами. Диагнозы установлены лабораторными иммуноферментными анализами и документально подтверждены медицинскими картами. Среди 432 мужчин (от 33 до 64 лет): 300 - с патологией печени алкогольного и вирусного генеза и 132 здоровых.To generate a statistical data array for the differential diagnosis of diffuse liver diseases, measurements of the characteristics of red blood cells x °, were carried out. 432 patients in Novosibirsk with various diagnoses. Diagnoses are made by laboratory enzyme-linked immunosorbent assays and documented by medical records. Among 432 men (from 33 to 64 years old): 300 - with liver pathology of alcoholic and viral origin and 132 healthy.

Методика подготовки проб эритроцитов и процесс измерения в кювете 1 в период воздействия электрического поля и после его отключения по истечении времени t путем видеозаписи изображения движения клеток и изменения их размера изложен в примере 1. После измерения характеристик x°_. клеток эритроцитов (где i- порядковый номер диагноза от 1 до 7, в том числе норма и различные виды патологий: i—1 - норма, i=2 вирусный гепатит, i=3 - алкогольный гепатит, i=4 - смешанный гепатит, i=5 - вирусный цирроз, i=6 - алкогольный цирроз, i=7 - смешанный цирроз) вычисляют по формулам (1-13) характеристики эритроцитов. Из них формируют статистически достоверный массив данных, которые в цифровом виде вводят и обрабатывают в компьютере, имеющем вычислительную программу накопления и обработки данных, в результате чего определяют средние значения характеристик x°, клеток эритроцитов. Компьютерный фрагмент усредненных характеристик x°, эритроцитов пациентов по данному статистическому массиву для наглядности представлен в таблице 2. Таблица 2The method of preparing red blood cell samples and the measurement process in cuvette 1 during the period of exposure to the electric field and after it is turned off after a time t by recording the image of the movement of cells and changing their size is described in Example 1. After measuring the characteristics x ° _. erythrocyte cells (where i is the diagnosis serial number from 1 to 7, including the norm and various types of pathologies: i — 1 is the norm, i = 2 is viral hepatitis, i = 3 is alcoholic hepatitis, i = 4 is mixed hepatitis, i = 5 - viral cirrhosis, i = 6 - alcoholic cirrhosis, i = 7 - mixed cirrhosis) calculate the characteristics of red blood cells according to formulas (1-13). A statistically reliable data array is formed from them, which are digitally input and processed in a computer having a computer program for data storage and processing, as a result of which average values of the characteristics x °, erythrocyte cells are determined. A computer fragment of the averaged characteristics of x °, erythrocytes of patients in this statistical array is presented in table 2 for clarity. table 2

Экспериментальные данные по способу дифференциальной диагностики диффузных заболеваний печени в жидком биоматериалеExperimental data on a method for differential diagnosis of diffuse liver diseases in liquid biomaterial

Figure imgf000025_0001
Figure imgf000025_0001

Полученный статистически достоверный массив данных используется в дальнейшем в дифференциальной диагностике диффузных заболеваний печени. Пример 3. Дифференциальная диагностика диффузных заболеваний печени в реальном масштабе времениThe obtained statistically reliable data array is used later in the differential diagnosis of diffuse liver diseases. Example 3. Differential diagnosis of diffuse liver disease in real time

Пример 3.1. Пациент Б., в результате проведенных измерений характеристик эритроцитов, получил следующие результаты анализаExample 3.1 Patient B., as a result of measurements of red blood cell characteristics, received the following analysis results

(строка 2, таблица 3). Затем вычисляется по формулам (13-15) показатель Δ, близости измеряемых характеристик эритроцитов к каждому из представленных семи видов диагноза. Результаты вычислений представлены в таблице 3 (строки 4-10). Сумма отклонений характеристик эритроцитов пациента от табличных характеристик соответствующих разным диагнозам представлена в столбце 10 таблица 3. Минимальное значение отклонения характеристик эритроцитов пациента от табличных характеристик Δj соответствует в данном случае 0.13, что соответствует диагнозу N°l - норма.(line 2, table 3). Then, according to formulas (13-15), the indicator Δ is calculated, the proximity of the measured characteristics of red blood cells to each of the seven types of diagnosis presented. The calculation results are presented in table 3 (lines 4-10). The sum of the deviations of the characteristics of the patient's red blood cells from the tabular characteristics of the corresponding Table 3 shows the different diagnoses. Table 3 shows the minimum deviation of the patient erythrocyte characteristics from the table characteristics Δj in the case of 0.13, which corresponds to the diagnosis N ° l - normal.

Таблица 3 Результаты исследований характеристик эритроцитов пациентаTable 3 The results of studies of the characteristics of the red blood cells of the patient

Figure imgf000026_0001
Figure imgf000026_0001

Пример 3.2. Пациент С, в результате проведенных измерений характеристик его эритроцитов, получил следующие результаты анализаExample 3.2. Patient C, as a result of measurements of the characteristics of his red blood cells, received the following analysis results

(см. строка 2 в табл. 4. Затем вычисляется по формулам (13-15) показатель(see row 2 in table 4. Then, the indicator is calculated by formulas (13-15)

Δj близости измеряемых характеристик эритроцитов к каждому из представленных семи видов диагноза. Результаты вычислений представлены в табл. 4 (строки 4-10). Сумма отклонений характеристик эритроцитов пациента от табличных характеристик, соответствующих разным диагнозам представлена в столбце 10 табл. 4. Минимальное значение отклонения Δj характеристик эритроцитов пациента от табличных характеристик Δj равно в данном случае 0.13, что соответствует диагнозу N° 7 (цирроз смешанной этиологии).Δj proximity of the measured characteristics of red blood cells to each of the seven types of diagnosis. The calculation results are presented in table. 4 (lines 4-10). The sum of deviations of the patient’s erythrocyte characteristics from tabular characteristics corresponding to different diagnoses is presented in column 10 of the table. 4. The minimum value of the deviation Δj of the patient erythrocyte characteristics from the tabular characteristics Δj is equal in this case to 0.13, which corresponds to a diagnosis of N ° 7 (cirrhosis of mixed etiology).

Таблица 4 Результаты исследований характеристик эритроцитов пациентаTable 4 The results of studies of the characteristics of the red blood cells of the patient

Figure imgf000027_0001
Figure imgf000027_0001

Из таблиц 3 и 4 видно, что преимущество предложенных способов по сравнению с существующими заключаются в том, что они обеспечивают измерение характеристик клеток биообъектов и дифференциальную диагностику диффузных заболеваний печени со значительной экономией временных и материальных затрат. Время для анализа сокращается до 3 мин, что более чем в 100 раз меньше по сравнению со способом- прототипом.From tables 3 and 4 it can be seen that the advantage of the proposed methods compared to the existing ones lies in the fact that they provide a measurement of the characteristics of biological object cells and differential diagnosis of diffuse liver diseases with significant savings in time and material costs. The analysis time is reduced to 3 minutes, which is more than 100 times less compared to the prototype method.

Промышленная применимость. Предлагаемое устройство может быть изготовлено в условиях малого предприятия и промышленного производства с использованием стандартного оборудования, современных материалов и технологии, с помощью которого реализуется способ измерения вязко-упругих характеристик эритроцитов и способ дифференциальной диагностики диффузных заболеваний печени. Industrial applicability. The proposed device can be manufactured in a small enterprise and industrial production using standard equipment, modern materials and technology, which implements a method for measuring the visco-elastic characteristics of red blood cells and a method for differential diagnosis of diffuse liver diseases.

Claims

Формула изобретения Claim 1. Способ измерения вязко-упругих характеристик клеток биологических объектов, включающий отбор проб клеток биологических объектов, разведение их изотоническим раствором, поддерживающим жизнедеятельность клеток, с заданным коэффициентом k, определение динамической вязкости Tjw суспензии эритроцитов в указанном изотоническом растворе и перенос смеси исследуемых эритроцитов с заданной концентрацией клеток в измерительную кювету, отличающийся тем, что в кювете формируют неоднородное переменное электрическое поле с частотой / от 10 кГц до 5 МГц и средней напряженностью E0 электрического поля в зазоре между электродами в пределах от 104 до 106 Вольт/м, измеряют средние скорости vc движения каждой клетки в суспензии и их средний радиус R через определенные интервалы времени в период воздействия электрического поля и после его отключения по истечении времени t путем видеозаписи изображения движения клеток и изменения их размера, полученные данные в цифровом виде вводят и обрабатывают в компьютере, имеющем вычислительную программу накопления и обработки данных, в результате чего определяют следующие средние значения характеристик клеток биологических объектов, в том числе и их упруго-эластичные характеристики, по формулам: поляризуемость клеток
Figure imgf000028_0001
1. A method for measuring the visco-elastic characteristics of cells of biological objects, including sampling cells of biological objects, diluting them with an isotonic solution that supports cell activity with a given coefficient k, determining the dynamic viscosity Tj w of a suspension of red blood cells in the specified isotonic solution and transferring the mixture of the studied red blood cells with a predetermined concentration of cells in the measuring cell, characterized in that an inhomogeneous alternating electric field with a frequency of / from 10 kHz d is formed in the cell 5 MHz and average intensity E 0 of the electric field in the gap between the electrodes in the range of 10 4 to 10 6 V / m, measured average velocity v c movement of each cell in the slurry and their average radius R at regular intervals during the action of an electric field and after it is turned off after a time t by video recording the image of the movement of cells and changing their size, the obtained data are digitally input and processed in a computer having a computer program for data storage and processing, as a result of which о determine the following average values of the characteristics of cells of biological objects, including their elastic-elastic characteristics, according to the formulas: polarizability of cells
Figure imgf000028_0001
(где ^-динамическая вязкость жидкости, R-средний радиус клетки, средние скорости vc движения каждой клетки в суспензии,(where ^ is the dynamic viscosity of the fluid, R is the average radius of the cell, average velocity v c the movement of each cell in suspension, ^-напряженность внешнего электрического поля, εo-диэлeктpичecкaя проницаемость вакуума); сила (Fэл), растягивающая клетку, по направлению вектора напряженности электрического поля:
Figure imgf000029_0001
^ is the intensity of the external electric field, ε o is the dielectric constant of the vacuum); force (F el ), stretching the cell, in the direction of the electric field vector:
Figure imgf000029_0001
жесткость (с) клетки:stiffness (s) of the cell: 5
Figure imgf000029_0002
5
Figure imgf000029_0002
где: величина деформации Ax после отключения электрического поля; вязкость (ήc)клeтки:
Figure imgf000029_0003
where: the amount of deformation Ax after turning off the electric field; viscosity (ή c ) cells:
Figure imgf000029_0003
ю где: величина деформации Ax после отключения электрического поля, t-время после выключения электрического поля, ^-значение деформации Ax после выключения электрического поля.where: the strain value Ax after turning off the electric field, t-time after turning off the electric field, ^ is the strain value Ax after turning off the electric field.
2. Способ дифференциальной диагностики заболеваний печени, включающий отбор проб эритроцитов, разведение их изотоническим2. A method for the differential diagnosis of liver diseases, including sampling of red blood cells, their dilution isotonic 15 раствором, поддерживающим жизнедеятельность клеток эритроцитов, с заданным коэффициентом k, определение динамической вязкости ηw суспензии эритроцитов в указанном изотоническом растворе и перенос смеси исследуемых эритроцитов с заданной концентрацией клеток в измерительную кювету, отличающийся тем, что в кювете формируют15 a solution that supports the vital activity of red blood cell cells with a given coefficient k, determination of the dynamic viscosity η w of a suspension of red blood cells in a specified isotonic solution and transfer of a mixture of the studied red blood cells with a given concentration of cells to a measuring cell, characterized in that 20 неоднородное переменное электрическое поле с частотой / от 10 кГц до 5 МГц и средней напряженностью EQ электрического поля в зазоре между электродами в пределах от 104 до 10б Вольт/м, измеряют средние скорости20 inhomogeneous alternating electric field with a frequency / of 10 kHz to 5 MHz and average intensity EQ electric field in the gap between the electrodes is in the range of 10 4 to 10 b Volt / m was measured average speed Vc движения каждой клетки в суспензии и их минимальный радиус R MUIt) средний радиус R и максимальный радиус Rмax через определенные интервалы времени в период воздействия электрического поля и после его отключения по истечении времени t путем видеозаписи изображения движения клеток и изменения их размера, полученные данные в цифровом виде вводят и обрабатывают в компьютере, имеющем вычислительную программу накопления и обработки данных, в результате чего определяют средние значения характеристик Xj эритроцитов для данного образца (где j - порядковый номер характеристики от 1 до 8):V c the movement of each cell in suspension and their minimum radius R MUIt) the average radius R and the maximum radius R max at certain time intervals during the period of exposure to the electric field and after it is turned off after a time t by video recording the movement of cells and changing their size, the obtained data are digitally input and processed in a computer having a computer storage program and data processing, as a result of which determine the average values of the characteristics X j of red blood cells for a given sample (where j is the serial number of the characteristic from 1 to 8): X1= R - средний радиус клетки, вычисляют по формуле:X 1 = R is the average radius of the cell, calculated by the formula: Pmp = 6 π - ηw R Ve P mp = 6 π - η w R V e где Pmp - сила вязкого трения со стороны жидкости;where P mp is the force of viscous friction on the liquid side; ^-динамическая вязкость жидкости, R-средний радиус клетки, Vc - средние скорости движения каждой клетки в суспензии;^ is the dynamic viscosity of the fluid, R is the average radius of the cell, V c is the average velocity of each cell in suspension; Xj=K0= αо.i/tti, -отношение среднего значения поляризуемости αc=o.i и αc=1 на двух частотах, например, 100 кГц и 1 МГц, которые (αc=Oл и αc=i ) вычисляются из условия равенства силы со стороны электрического поля и силы вязкого трения по формуле:Xj = K 0 = αо.i / tti, is the ratio of the average polarizability α c = o . i and α c = 1 at two frequencies, for example, 100 kHz and 1 MHz, which (α c = O l and α c = i) are calculated from the condition that the electric field and the viscous friction force are equal according to the formula: 24 - π - ηw - R - vc ac = ε0 grаd (E0 )24 - π - η w - R - v c ac = ε 0 grad (E 0 ) где: 7/и,- динамическая вязкость жидкости, R-средний радиус клетки, средние скорости vc движения каждой клетки в суспензии,where: 7 / and , is the dynamic viscosity of the liquid, R is the average radius of the cell, the average speed v c the movement of each cell in suspension, £O-нaпpяжeннocть внешнего электрического поля, εo-диэлeктpичecкaя проницаемость вакуума; x3m = 0.00003 K "l3 + . r 0\. n0л0n0i1 • K va2ι + 0.0001 • Ka + 0.00005 - проводимость мембраны, где: feg - равновесная частота вычисляется по формуле:£ O-tension of an external electric field, ε o- dielectric constant of vacuum; x 3 = σ m = 0.00003 K "l3 +. r 0 \. n0л0n0i1 • K v a 2 ι + 0.0001 • K a + 0.00005 - membrane conductivity, where: f eg - the equilibrium frequency is calculated by the formula:
Figure imgf000030_0001
где fOi /-нижняя частота, на которой измеряется поляризуемость aOj, //-верхняя частота, на которой измеряется поляризуемость αy.
Figure imgf000030_0001
where f Oi / is the lower frequency at which the polarizability a O j is measured, / / is the upper frequency at which the polarizability α y is measured.
R σ -R σ - X 4 = C1n = - емкость мембраны клетки, X 4 = C 1n = is the capacity of the cell membrane, где: σ -электропроводность раствора, в котором проводятся измерения.where: σ is the electrical conductivity of the solution in which the measurements are made. Xч = c = — — - — — . - жесткость мембраны клетки, где: 4 R - Ax У Xh = c = - - - - -. - the stiffness of the cell membrane, where: 4 R - Ax Y Ax- величина деформации клетки после выключения электрического поля; с - tAx is the magnitude of the deformation of the cell after turning off the electric field; s - t Xo = Ur = вязкость клетки, где:Xo = U r = cell viscosity, where: 6 'c 6 π - R \п(Ax/ A) t-время после выключения электрического поля, Л-значение деформации Ax в момент выключения электрического поля; 6 ' c 6 π - R \ n (Ax / A) t-time after turning off the electric field, L-value of the strain Ax at the time the electric field is turned off; N x7 = Kag = — — - индекс агрегации эритроцитов, где:N x 7 = K ag = - - - the index of aggregation of red blood cells, where: Nd - число слипшихся клеток в поле наблюдения микроскопа; N0 - общее число клеток в поле наблюдения микроскопа;N d is the number of adherent cells in the field of observation of the microscope; N 0 is the total number of cells in the field of observation of the microscope; N — N χ8 = Kώ = — — .- коэффициент деструкции клеток, где:N - N χ 8 = K ώ = - - .- cell destruction coefficient, where: Nds - число клеток, оставшихся в поле наблюдения микроскопа после деструкции; N0 - общее число клеток в поле наблюдения микроскопа; причем, выше описанный процесс измерения средних скоростей vc движения каждой клетки в суспензии, их минимальный Rмuн, средний Rcp максимальный Rмax радиусы и определения характеристик Xj эритроцитов проводят многократно для проб эритроцитов здоровых пациентов (в норме) и пациентов с различными видами патологий, диагноз (состояние здоровья) которых определен заранее другими методами, например иммуноферментным методом, с определением характеристик эритроцитов XJ 0 1I (где i- порядковый номер диагноза от 1 до 7, в том числе норма и различные виды патологий: /=/ - норма, i=2 вирусный гепатит, i-3 - алкогольный гепатит, i=4 - смешанный гепатит, i=5 - вирусный цирроз, i=6 - алкогольный цирроз, i-7 - смешанный цирроз) и формируют из характеристик клеток JC°( статистически достоверный массив данных для последующего использования его в дифференциальной диагностике 5 заболеваний печени, а затем проводят аналогичные измерения образцов проб эритроцитов пациентов с различными видами патологий с определением характеристик эритроцитов Xj;i в реальном масштабе времени с последующим сравнением этих характеристик с соответствующими значениями x°t , находящимися в базе данных ю компьютера и определением показателя Δ, близости измеряемых характеристик эритроцитов к каждому из представленных семи видов диагноза:N ds is the number of cells remaining in the field of observation of the microscope after destruction; N 0 is the total number of cells in the field of observation of the microscope; moreover, the above process of measuring average speeds v c the movement of each cell in suspension, their minimum R moon , average R cp maximum R max radii and characterization X j of red blood cells is carried out repeatedly for red blood cells of healthy patients (normal) and patients with different types pathologies, the diagnosis (state of health) of which is determined in advance by other methods, for example, enzyme immunoassay, with the determination of the characteristics of red blood cells X J 0 1I (where i is the serial number of the diagnosis from 1 to 7, including the norm and various types pathologies: / = / - normal, i = 2 viral hepatitis, i-3 - alcoholic hepatitis, i = 4 - mixed hepatitis, i = 5 - viral cirrhosis, i = 6 - alcoholic cirrhosis, i-7 - mixed cirrhosis) and are formed from the characteristics of JC ° cells (a statistically significant data set for subsequent use in differential diagnosis 5 liver diseases, and then carry out similar measurements of samples of erythrocyte samples from patients with various types of pathologies with the determination of the characteristics of red blood cells X j; i in real time with the subsequent comparison of these characteristics with the corresponding values of x ° t , dressed in a computer database and determining Δ, the proximity of the measured characteristics of red blood cells to each of the seven types of diagnosis presented: Δ, = (|χ (*,,, - <,)2 Для /=1-7,Δ, = (| χ (* ,,, - <,) 2 For / = 1-7, где Kj - нормировочные диагностические коэффициенты, которые 15 вычисляют по формуле:where K j - normalizing diagnostic coefficients, which 15 are calculated by the formula: K = - 7—, где MAKC1 (X0, ,) - максимальноеK = - 7—, where MAKC 1 (X 0 ,,) is the maximum ' МАКС , «,) -МИН , (*«,) ' Д л » ''MAX, ",) -MIN, (*",)' D l " ' значение у-ого параметра из всех xJ°t параметров, соответствующих всем г— ым диагнозам; MHHj (XJ 0 1) - минимальное значение у'-ого параметра из всех XJ 0 1 параметров, соответствующих всем i-ым диагнозам, причем 0 минимальное значение Δ15 измеряемых параметров эритроцитов человека хμ соответствует г-тому диагнозу, который и принимают как окончательно поставленный диагноз.the value of the y-th parameter of all x J ° t parameters corresponding to all r- th diagnoses; MHH j (X J 0, 1) - the minimum value y 'th parameter from all X J 0 1 parameters corresponding to all the i-th diagnoses, wherein the minimum value Δ 0 15 Human erythrocyte parameters measured hμ corresponds to g-diagnosis, which taken as a definitive diagnosis.
3. Устройство для измерения вязкоупругих характеристик клеток биообъектов и для дифференциальной диагностики диффузных заболеваний 5 печени, включающее прозрачную измерительную кювету (1), в которой расположены электроды (2) и (3), соединенные с источником электропитания (4), а также измерительный блок, отличающееся тем, что источник электропитания (4) представляет собой генератор переменного электрического напряжения, а измерительный блок содержит микроскоп (5), оптически связанный с измерительной кюветой (1) и систему анализа изображения для измерения скорости движения эритроцитов, содержащую видеокамеру (6), оптически связанную с микроскопом (5), и компьютер (7), i соединенный с видеокамерой (6).3. A device for measuring the viscoelastic characteristics of biological object cells and for differential diagnosis of diffuse diseases of the liver 5, including a transparent measuring cell (1), in which electrodes (2) and (3) are located, connected to the power supply (4), as well as a measuring unit characterized in that the power source (4) is an alternator voltage, and the measuring unit contains a microscope (5), optically connected to a measuring cell (1) and an image analysis system for measuring the velocity of red blood cells, containing a video camera (6), optically connected to a microscope (5), and a computer (7), i connected to the camcorder (6). 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что электроды (2) и (3) в измерительной кювете (1) установлены с зазором, достаточным для формирования в нем средней напряженности электрического поля в пределах от 104 до 10б Вольт/м. 4. The apparatus of claim. 3, characterized in that the electrodes (2) and (3) in the measuring cell (1) are mounted with clearance sufficient to form therein the average electric field in the range of from 10 4 to 10 b Volt / m .
PCT/RU2004/000336 2004-08-30 2004-08-30 Method for measuring visco-elastic characteristics of cells of biological objects, method for differential diagnosis of diffusion alcohol-induced and viral liver injuries and device for carrying out said methods Ceased WO2006036079A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004126112 2004-08-30
RU2004126112/15A RU2296327C2 (en) 2004-08-30 2004-08-30 Method for differential diagnostics of hepatic diseases

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006036079A1 true WO2006036079A1 (en) 2006-04-06

Family

ID=36114042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2004/000336 Ceased WO2006036079A1 (en) 2004-08-30 2004-08-30 Method for measuring visco-elastic characteristics of cells of biological objects, method for differential diagnosis of diffusion alcohol-induced and viral liver injuries and device for carrying out said methods

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2296327C2 (en)
WO (1) WO2006036079A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109142452A (en) * 2018-10-26 2019-01-04 浙江师范大学 It is declined the blood viscoelastic force measuring device and method of hanging bridge sensor based on pressure drag

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2391897C2 (en) * 2008-02-28 2010-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "Медицинский центр "Новомедицина" Method and system of personalised treatment of infectious and multifactorial diseases
RU174320U1 (en) * 2017-01-09 2017-10-11 Федеральное государственное унитарное предприятие "Сибирский государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт метрологии" (ФГУП "СНИИМ") Dielectric electrophoretic measuring cell
RU177745U1 (en) * 2017-06-07 2018-03-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геосистем и технологий" (СГУГиТ) Device for analyzing parameters of living cells
RU2697202C1 (en) * 2018-06-19 2019-08-13 Федеральное бюджетное учреждение науки "Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии "Вектор" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (ФБУН ГНЦ ВБ "Вектор" Роспотребнадзора) Method for differential diagnosis of fatty liver disease of alcoholic and non-alcoholic genesis

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1617376A1 (en) * 1988-03-21 1990-12-30 Ленинградский санитарно-гигиенический медицинский институт Method of differential diagnosis of liver pathology
GB2238619A (en) * 1989-11-27 1991-06-05 Nat Res Dev Dielectrophoretic characterisation of micro-organisms and other particles
RU2225446C2 (en) * 2001-11-28 2004-03-10 Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии "Вектор" Method for detecting viral concentration in liquid biological material and device for its implementation

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3757213A (en) * 1970-05-25 1973-09-04 Coulter Electronics Ntrol particle size analyzing apparatus and method using threshold level co
RU2206091C1 (en) * 2001-11-26 2003-06-10 Науменко Владимир Юрьевич Method determining parametric characteristics of biological fluids
RU2222016C1 (en) * 2002-07-24 2004-01-20 Государственное учреждение "Московский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Г.Н. Габричевского" Method for predicting efficiency of interferon-stimulating therapy at chronic diffuse hepatic diseases

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1617376A1 (en) * 1988-03-21 1990-12-30 Ленинградский санитарно-гигиенический медицинский институт Method of differential diagnosis of liver pathology
GB2238619A (en) * 1989-11-27 1991-06-05 Nat Res Dev Dielectrophoretic characterisation of micro-organisms and other particles
RU2225446C2 (en) * 2001-11-28 2004-03-10 Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии "Вектор" Method for detecting viral concentration in liquid biological material and device for its implementation

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ENGELHARDT H. ET AL.: "On the measurement of shear elastic moduli and viscosities of erythrocyte plasma membranes by transient deformation in high frequency electric fields", BIOPHYS. J., vol. 54, no. 3, September 1988 (1988-09-01), pages 495 - 508 *
SITNIKOV A.N. ET AL.: "Izmerenie vyazkounrugikh kharakteristik chastits metodom dielektroforeza", OPTIKA ATMOSFERY I OKEANA, vol. 16, no. 5-6, 2003, pages 512 - 515 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109142452A (en) * 2018-10-26 2019-01-04 浙江师范大学 It is declined the blood viscoelastic force measuring device and method of hanging bridge sensor based on pressure drag
CN109142452B (en) * 2018-10-26 2021-03-26 浙江师范大学 Blood viscoelasticity measurement device and method based on piezoresistive microsuspension bridge sensor

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004126112A (en) 2006-02-27
RU2296327C2 (en) 2007-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Honrado et al. A neural network approach for real-time particle/cell characterization in microfluidic impedance cytometry
Altara et al. CXCL10 is a circulating inflammatory marker in patients with advanced heart failure: a pilot study
Segerink et al. On-chip determination of spermatozoa concentration using electrical impedance measurements
US11358154B2 (en) System and method for determining dielectrophoresis crossover frequencies
US11885733B2 (en) White blood cell population dynamics
US11604133B2 (en) Use of multi-frequency impedance cytometry in conjunction with machine learning for classification of biological particles
US20140329264A1 (en) Fibroblast growth patterns for diagnosis of alzheimer&#39;s disease
US20160047827A1 (en) Apparatus for Analyzing the Process of Formation of Aggregates in a Biological Fluid and Corresponding Method of Analysis
Tsai et al. 24 h observation of a single HeLa cell by impedance measurement and numerical modeling
CN111812180A (en) A method and biosensor device for identifying sample type or failure type
CN107110939A (en) Cardiovascular risk assessment using risk parameters including HDL and inflammation biomarker interaction parameters
Pui et al. High density CMOS electrode array for high-throughput and automated cell counting
Asadi et al. Electrochemical biosensors for depression: Diagnosis and therapeutic monitoring
Cui et al. Concurrently probing the mechanical and electrical characteristics of living cells via an integrated microdevice
WO2006036079A1 (en) Method for measuring visco-elastic characteristics of cells of biological objects, method for differential diagnosis of diffusion alcohol-induced and viral liver injuries and device for carrying out said methods
Pambudi et al. High Neutrophil to Lymphocyte Ratio, C-Reactive Protein, Procalcitonin and D-dimer as Risk Factors for Severe COVID-19.
CN111445991A (en) Method for clinical immune monitoring based on cell transcriptome data
LU101772B1 (en) Non-invasive biomarkers for identification/prewarning of dairy cows with fatty liver disease
CN118737350A (en) A new method for detecting physiological age based on conventional physiological indicators
CN113832223B (en) Hypertensive serum extracellular vesicle protein markers and their applications
Bai et al. A predictive model for the identification of cardiac effusions misclassified by light’s criteria
EP2845002B1 (en) Method to analyze the cluster formation process in a biological fluid and corresponding analysis apparatus
US20250012704A1 (en) Microfluidic cartridge and methods of use thereof
Segerink Fertility chip, a point-of-care semen analyser
US20250264452A1 (en) A system for in-vitro determination of a parameter of a sample

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 69(1) EPC, EPO FORM 1205A, DATED 16.07.07

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 04817670

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1