Fluctuation Dielectric Fourier Spectrometer and Rapid Evaluation of Blood Cell Characteristics

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A method for determining a state of formed elements from dielectric properties is considered. A design of a fluctuation dielectric Fourier spectrometer is presented which offers the possibility of estimating the distribution of blood cells according to the state of membranes. To demonstrate this method, experiments on the assessment of the functional state of patients with coronary heart disease and experiments on the effect of Ehrlich ascites carcinoma in laboratory mice are described. It has been shown that using the proposed spectrometer, it is possible to obtain rapid assessments of changes in blood characteristics in diseases and to reveal dynamics of pathological processes in animals after infection.

About the authors

A. V Kovalev

Krasnoyarsk Science Center, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: sunhi.prime@gmail.com
ul. Akademgorodok 50, Krasnoyarsk, 660036, Russia

Yu. I Grinstein

Professor V.F. Voyno-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University, Ministry of Healthcare of the Russian Federation

ul. Partizana Jeleznyaka 1, Krasnoyarsk, 660022, Russia

A. N Maltseva

Professor V.F. Voyno-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University, Ministry of Healthcare of the Russian Federation

ul. Partizana Jeleznyaka 1, Krasnoyarsk, 660022, Russia

O. V Krukova

Krasnoyarsk Science Center, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

ul. Akademgorodok 50, Krasnoyarsk, 660036, Russia

V. G Soukhovolsky

Krasnoyarsk Science Center, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

ul. Akademgorodok 50, Krasnoyarsk, 660036, Russia

References

  1. Борисов Ю. А., Левыкина Е. Н., Миндукшев И. В.и Суглобова Е. Д. Модификация метода эритрограмм у пациентов, находящихся на хроническом гемодиализе, посредством аппаратного исполнения лазерного малоуглового светорассеяния. Клинич. лабор. диагностика, № 4, 22–40 (2014).
  2. Deryugina A. V., Ivashchenko M. N., Ignatyev P. S.,Belov A. A., and Petrov V. A. Diagnostics possibilities of erythrocytes analysis by the method of laser interference microscopy. Klin. Lab. Diagn., 66 (1), 22–25, (2021). doi: 10.18821/0869-2084-2021-66-1-22-25
  3. Vlasova I. I., Mikhalchik E. V., Gusev A. A., Balabushevich N. G., Gusev S. A., and Kazarinov K. D. Extremely high-frequency electromagnetic radiation enhances neutrophil response to particulate agonists Bioelectromagnetics, 39 (2), 144–155 (2018). doi: 10.1002/bem.22103
  4. Beving H., Eriksson L. E. G., Davey C. L., and Kell D. B.Dielectric properties of human blood and erythrocytes at radio frequencies (0.2–10 MHz); dependence on cell volume fraction and medium composition. Eur. Biophys. J., 57, 207–215 (1994).
  5. Chelidze T. Dielectric spectroscopy of blood. J. NonCryst. Solids, 305, 285–294 (2002).
  6. Hayashi Y., Katsumoto Y., Omori S., Yasuda A.,Asami K., Kaibara M., and Uchimura I. Dielectric Coagulometry: A New Approach To Estimate Venous Thrombosis Risk. Anal. Chem., 82 (23), 9769–9774 (2010). doi: 10.1021/ac101927n
  7. Hayashi Y., Katsumoto Y., Oshige I., Omori S.,Yasuda A., and Asami K. Dielectric Inspection of Erythrocytes. J. Non-Cryst. Solids, 356, 757–762 (2010).
  8. Jaspard F., Nadi M., Rouane A. Dielectric properties ofblood: an investigation of haematocrit dependence. Physiol. Meas., 24 (1), 137–147 (2003). doi: 10.1088/0967-3334/24/1/310
  9. Pribush A., Meiselman H. J., Meyerstein D., and Meyerstein N. Dielectric approach to the investigation of erythrocyte aggregation: I. Experimental basis of the method. Biorheology, 36 (5–6), 411–423 (1999).
  10. Schwan H. P. Electrical properties of blood and its constituents: alternating current spectroscopy. Blut, 46 (4), 185–197 (1983).
  11. Sudsiri J., Wachner D., and Gimsa J. On the temperature dependence of the dielectric membrane properties of human red blood cells. Bioelectrochemistry, 70 (1), 134–140 (2007). doi: 10.1016/j.bioelechem.2006.03.010
  12. Gabriel S., Lau R. W., and Gabriel C. The dielectricproperties of biological tissues: II. Measurements in the frequency range 10 Hz to 20 GHz. Phys Med Biol., 41, 2251–2269 (1996). doi: 10.1088/0031-9155/41/11/002
  13. Schanne O., Ruiz P., and Ceretti E., Impedance measurements in biological cells (John Wiley & Sons, N.Y., 1978).
  14. Schwan H. P. Electrical properties of tissue and cellsuspensions. Adv. Biol. Med. Phys., 5, 147–209 (1957). doi: 10.1016/b978-1-4832-3111-2.50008-0
  15. Cole K. S. and Cole R. H. Dispersion and Absorptionin Dielectrics I. Alternating Current Characteristics. J. Chem. Phys., 9, 341–351 (1941). DOI: 10.1063/ 1.1750906
  16. Cole K. S. Electric impedance of suspensions ofspheres. J. Gen. Physiol., 12 (1), 29–36 (1928). doi: 10.1085/jgp.12.1.29
  17. Lisin R., Ginzburg B. Z., Schlesinger M., andFeldmanY. Time domain dielectric spectroscopy study of human cells. I. Erythrocytes and ghosts. Biochim. Biophys. Acta, 1280 (1), 34–40 (1996).
  18. Cуховольский В. Г., Прозоров С. П. и Русских А. В.Диэлектрическая импульсная Фурье-спектроскопия биологических тканей. В кн. Тезисы докладов II Съезда биофизиков России (М., 1999), т. II, сс. 624–625.
  19. Feldman Y., Ermolina I., and Hayashi Y. Time Domain Dielectric Spectroscopy Study of Biological Systems. IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., 10 (5), 728– 753 (2003). doi: 10.1109/TDEI.2003.1237324
  20. Суховольский В. Г., Ковалев А. В., Гринштейн Ю. И.,Андина Л. А. и Косинова А. А. В кн. Матер. V Троицкой конф-ии «Медицинская физика и инновации в медицине» (Троицк, 2012), т. 2, сс. 362–363.
  21. Гринштейн Ю. И., Косинова А. А., Гринштейн И. Ю.,Суховольский В. Г., и Ковалев А. В. Способ экспресс-диагностики резистентности и чувствительности к ацетилсалициловой кислоте. Патент РФ № 2578428 от 25.02.2016.
  22. Практикум по экспериментальной онкологии на примере асцитной карциномы Эрлиха: методическая разработка Сост. Е. В. Инжеваткин (КрасГУ, Красноярск, 2004).
  23. Ozaslan M., Karagoz I. D., Kilic I. H., andGuldur M. E. Ehrlich ascites carcinoma. Afr. J. Biotechnol., 10, 2375–2378 (2011).
  24. Клиническая физиология: методические рекомендации. Сост. А. В. Рыбаков (Костромская ГСХА, Караваево, 2021).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».