Ускорение формирования фаций биожидкости с помощью импульсного электролиза Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

УДК 57.083.232

В.А. НОВИКОВ, В.П. ЧЕРНОЗУБ

Херсонский национальный технический университет

С. М. ЗЛЕПКО

Винницкий национальный технический университет

УСКОРЕНИЕ ФОРМИРОВАНИЯ ФАЦИЙ БИОЖИДКОСТИ С ПОМОЩЬЮ ИМПУЛЬСНОГО ЭЛЕКТРОЛИЗА

В данной работе рассмотрено влияние и простого импульсного электролиза с разным напряжение на структуру кристаллической решетки биожидкости.

Ключевые слова: электролиз, кристаллическая решетка.

В.О. НОВ1КОВ, В.П. ЧЕРНОЗУБ

Херсонський нацюнальний техшчний ушверситета

С.М. ЗЛЕПКО

Вшницький нацюнальний техшчний ушверситет

ПРИСКОРЕННЯ ФОРМУВАННЯ ФАЦ1Й Б1ОР1ДИНИ ЗА ДОПОМОГОЮ ШПУЛЬСНОГО ЕЛЕКТРОЛ1ЗУ

У дант роботi розглянуто вплив i простого iмпульсного електролгзу з резною напругою на структуру кристалiчноïрештки бiорiдини.

Ключовi слова: електрол1з, кристалiчна рештка.

V.A. NOVIKOV, V.P. CHERNOZUB

Kherson National Technical University

S.M. ZLEPKO

Vinnitsa National Technical University

THE ACCELERATION OF THE FORMATION OF FACIES OF OILS WITH A PULSED

ELEC TROLYSIS

In this paper we consider the influence of electrolysis and a simple pulse with a different strain of the crystal lattice structure of the biological fluid.

Keywords: electrolysis, the crystal lattice.

Постановка проблемы

В настоящее время все более актуальными становятся экспресс-методы диагностики с низкой себестоимостью, для раннего выявления патологических процессов в организме. Для создания экспресс-метода диагностики необходимо взять за основу один из известных методов диагностики и улучшить его показатели по параметрам скорости от момента забора исследуемого образца до момента постановки диагноза. Одним из таких методов является метод кристаллографии фаций - открытой капли.

Проблема метода открытой капли в медленном изготовлении структуры и не всегда четкой выраженности, а сложность данного метода - это расшифровка капли, к её распознанию нужно привлекать других специалистов.

Анализ последних исследований и публикаций

Метод исследования биологической жидкости путем высушивания на предметном стекле называется метод открытой капли, метод угловой дегидратации, метод клиновидной дегидратации. Биологическая жидкость объемом 10-20 мкл наносится на предварительно подготовленную поверхность предметного стекла. Имеются различные варианты подготовки поверхности стекла: обезжиривание, протирание фильтровальной бумагой или тканью. Дегидратация производится при комнатной температуре 20-25 ° С. Диаметр капли составляет 5- 7 мм, высота капли - ориентировочно 1 мм. Угол смачивания капли -25-30 ° С. Дегидратация продолжается 18-24 часа [1].

Формулировка цели исследования

Цель работы - ускорить процесс формирования кристаллографического портрета биожидкости для экспресс-постановки диагноза.

Изложение основного материала исследования

В данной работе было решено использовать метод простого и импульсного электролиза для ускорения формирования фаций. Эксперимент был проведен с помощью модуля питания YwRobot Breadboard Power Supple MB-V2(MB102) и генератора импульсов на таймере NE555 на макетной плате

МВ102 Айшпо (рис.1). На обезжиренное стекло расположенное горизонтально нанесли 4 капли биожидкости и на каждую каплю поступало различное напряжение 3 В, 5 В, 9 В.

Рис. 1. Макетная плата MB102 Arduino, модуль питания YwRobot Breadboard Power Supple MB-V2(MB102), генератор импульсов, подложка с образцами.

J2 J3

1 1

5V 5V

3ND DFF

7 3,3V 4

3,3V

J b + IK

1 :

1

ПС OI Г

и

GN

Г* • W VCC

-г и i > + JU

AU-Y1005 АМ1117-6

' I |> 1 *

1 > 1 VI о VO 1

5V

N4007 DFF

1 еТЕхЬ Ш 4700 АМ1117-3 Т£ХГ> 4

m 1 VI VO 3,3V

г~ =

I м V4 2

1 10п ТЕХТ> • л

6V 350 mA

кTEXT> J< тс - т

— -

Рис. 2. Схема модуля питания MB102

Модуль питания MB102 (рис. 2) используется для стабилизации входного напряжения от внешних источников питания и подачи его для плат Arduino.

Для использования модуля питания нужно подключить к нему внешний источник питания с напряжением 6 - 9В постоянного тока. Модуль имеет гнездо под штекер 5.5 x 2.1 мм. Далее нужно произвести настройку желаемого выходного напряжения с помощью джамперов. К модулю можно подключить до четырех периферийных устройств: два с напряжением 3,3В и два с напряжением 5В или

внешнее устройство с питанием 5В от USB порта. Потом на модуль питания нужно подать напряжение или от компьютера, или от внешнего источника питания и нажать кнопку включения. После нажатие кнопки на корпусе должен гореть зеленый светодиод, свидетельствующий о поступлении питания в цепь.

г L_

L J г.

3

TEX] r>

FH.RF

+

■ С

\J I п й

1 У a

с 2 и

EX T>

KVu

4 _J

1nF 00 и

<ТЕХТ»

сз sw 1 R CV о о > G DC 3 • 50 [

I < :T EXT:

1 f

л П1

ЯШ-ЯПТ-Я _5

100 nF iTPXTi °v 1

-TEXT» SW n

С4 z A

2 TR <S TH в w

qW-SPST- ..1ПМ «

G 1 555 fTFXTs 50

<ТЁ£гэ : TEXT:

lOOOnF R

<TiEXT>

/ 5000m

/ oTcm

b.

2N3054 - *

Г\ E-T

4

KV

DblXUj ц

* 50 k

■sTEXT

и

Рис. 3. Схема генератора импульсов

Аналоговая интегральная микросхема «555» (рис.3) - устройство для формирования (генерации) одиночных и повторяющихся импульсов со стабильными временными характеристиками. Применяется для построения различных генераторов, модуляторов, и т.д.

Переключатель используется для переключения рабочей частоты. Транзистор 2Ш054

используется для усиления сигнала. Резистор RV1 служит для регулировки тока выходного сигнала. Сама микросхема служит генератором. Скважность и частоту рабочих импульсов изменяем резисторами ЯУ3 и RV2. Диод служит для увеличения скважности. Также присутствует шунт и индикатор работы, для него используется светодиод со встроенным ограничителем тока. Частота выходных импульсов регулируется в пределах от 1 Гц - 100 кГц. Выходной ток составляет 200мА.

Как нами было выявлено, процесс постоянного электролиза вызывает сильное возмущение в процессе формирования кристаллических структур, соответственно необходимо использовать только кратковременные импульсы с периодом 15мс. Кроме того, было выявлено, что необходимо использовать только нейтральные материалы для контактов, помещаемых в биожидкость так как металлические контакты сильно корродируют и этим вносят изменения в процесс формирования готовой структуры и осложняют дальнейший процесс распознания и постановки диагноза.

Рис.4. Формирование кристаллических структур:а) 3 В; б) 5 В; в) 9 В; г) Контрольный

Капля биожидкости в процессе дегидратации сначала находиться в относительном покое: в ней все уравновешено. Основной компонент - вода содержится в количестве для того чтобы удовлетворить потребности гидратированности всех молекул растворённых в ней веществ. По мере испарения воды дегидратация достигает критической точки. Уже не хватает воды, чтобы обеспечить адекватное гидратированное состояние всех растворенных компонентов по всей массе капли соответствии с их осмоонкотической активностью [2].

Как видно на рис. 4 в (а, при 3 В; б, при 5 В) они в спокойном состоянии, а вот в образце (в, при 9 В), структура начала разрушаться.

В результате сложных и разнообразных форм движения при переходе биожидкости в твердую фазу формируется фация - сухая пленка с фиксированными концентрационными волнами, отдельностями, концентрациями и другими формообразующими элементами (рис.5). Время формирования образца с помощью процесса электролиза составляет около от 5 до 30 минут, что сопоставимо со скоростью формирования тезиограм[3].

в) г)

Рис. 5. Кристаллические портреты фаций: а) 3 В; б) 5 В; в) 9 В; г) Контрольный

Выводы

В результате эксперимента было выявлено влияние различного напряжения на биологическую жидкость. Самое оптимальное напряжение составляет 5 В, при этом напряжении наблюдается тот же фрактальный рисунок, что и у контрольного образца. Соответственно в перспективе данную методику импульсного электролиза, возможно, использовать для ускорения формирования портрета фаций биожидкости.

При большем напряжении кристаллическая структура биожидкости начинает разрушаться, а при меньшем напряжении процесс электролиза не оказывает нужного ускорения на процесс формирования фаций.

В качестве электродов для электролиза необходимо использовать углеродные контакты, так как они не корродируют с биологической жидкостью.

Список использованной литературы

1. Краевой С.А, Колтовой Н.А. Диагностика по капле крови. Кристаллизация биожидкостей / Книга . Кристаллизация сыворотки крови методом открытой капли (угловая дегидратация). -Москва - Смоленск, 2016. - 256 с.

2. Шатохина Н.С. Функциональная морфология биологических жидкостей // Альманах клинической медицины - 2008. - №18. - С. 51-52.

3. Новиков В.А., Гавриш А.В., Больбот Д.Н. Разработка методики ускорения процесса формирования фаций в методе открытой капли // Биомедицинская инженерия и электроника. -2016. - № 3;