Способ и устройство для измерения термоосцилляций микрообъектов
Иллюстрации
Показать всеРеферат
1. Способ измерения термоосцил. ляций микрообъектов, .включающий регистрацию рефракции света на границе двух контактируюдах между собой термометрических тел с разнозависимыми от температуры коэффициентами преломления, одним из которых является , окружающая среда, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона размеров и-змеряемых микрообъектов, рефракцию света регистрируют на границе окружающей среды и ее пристенного,слоя, прилегающего к микрообъекту. 2. Устройство для измерения термоосцилляций микрообъектов, содержащее источник света, микроскоп с конденсором косого освещения, фотокамеру и кювету для исследуемых объектов , отличающееся тем, что с целью обеспечения измерений термоосцилляций субклеточных структур , в него дополнительно введены усилитель биопотенциалов и блок синхронизации, .причем выход усилисл с: те.ля биопотенциалов соединен с входом блоюа синхронизации, а выход блока синхронизации соединен с источп НИКОМ света. 4 СО ЮНА
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ
Н ABTOPCHOMV-СВИДЕТЕЛЬСТВУ
4Р вишь
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTHA (21) 3347676 /18-25 (22) 04.08.81 (46) 15.09.83. Бюл. Ф 34 (72) Г.A. Золенко (71) Чечено-Ингушский государственный университет им. Л.Н. Толстого (53) 535.24(088.8) (56) 1. Иоффе Б.В. Рефрактометрические,методы химии. Л., ГНТИ химичес - кой литературы, 1960, с. 257-261.
2. Авторское свидетельство СССР
Ì 670831, кл. С 01 N 21/41, G 0l К ll/12 .(прототип). (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕРМООСЦИЛЛЯЦИЙ МИКРООБЬЕКТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ
ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ измерения термоосцилляций .микрообъектов,,включающий ре-. гистрацию рефракции света на границе двух контактирующих между собой термометрических тел с раэнозависимыми от температуры коэффициентами
„„SU„„1041917 А преломления, одним из которых является окружающая среда, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью расширения диапазона размеров измеряемых микрообъектов, рефракцию света регистрируют на границе окружающей среды и ее пристенного слоя, прилегающего к микрообъекту.
2. УстройствО для измерения термоосцилляций микрообъектов, содержащее источник света, микроскоп с конденсором косого освещения, фотокамеру и кювету для исследуемых объектов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью обеспечения измерений термоосцилляций субклеточных структур, в него дополнительно введены усилитель биопотенциалов и -блок синхронизации, причем выход усилителя биопотенциалов соединен с входом блока синхронизации, а выход блока синхронизации соединен с источ ником света.
1041917
Изобретение относится к термометрии оптическими методами и может быть использовано для измерения быстро изменяющейся температуры микрообьектов, преимущественно биологических, тканевых и субклеточных, в свой- 5 ственной им среде.
Известен способ измерения термоосцилляций микрообъектов, включающий измерение зависимых от температуры характеристик термометрических тел, 10 находящихся в контакте с исследуемым объектом (1 ).
Устройство, для реализации известного способа содержит кювету для исследуемых объектов и блок измерения зависимых от температуры параметров термометрических тел.
Недостатком известных способа и устройства является невозможность измерения характеристик субклеточных структур вследствие большой массы термометрических тел.
Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения термоос- 25 цилляций микрообъектов, включающий регистрацию рефракции света на границе двух контактирующих между собой термометрических тел с раэноэависимыми от температуры коэффициентами ° преломления, одним из которых является окружающая микрообъект среда (2 J.
Устройство для измерения термоосцилляций микрообъектов содержит источник света, микроскоп с конденсором35 косого освещения, фотокамеру и кювету для исследуемых объектов.
В качестве термометрических тел при реализации известного способа используются фенетол и взвешенный в нем кварцевый порошок.. Смешанные 40 компоненты имеют близкие коэффициенты преломления, причем коэффициент преломления фенетола термозависим. При .освещении белым светом, смесь меняет цвет в зависимости от 45 температуры в соответствии с изменением коэффициента преломления фенетола. Регистрируя изменение цвета, измеряют термоосцилляции. В микроскопическом варианте термометрическим телом служит единственная микрочасти- . ца кварца, смоченная. Фенетолом.
Недостатком известного способа является невозможность измерения при его реализации. термоосцилляции объектов малых размеров, например объектов типа субклеточных структур, вследствие увеличения тепловых потерь в области контакта термометрических тел с исследуемым объектом и, как следствие, уменьшения возможной частоты измеряемых осцилляций и снижения достоверности измерений.
Недостатком известного устройств является невозможность проведения измерения для субклеточных структур, 5 обладающих быстро меняющимися во времени по случайному закону термоосцилляциями;
1 Цель изобретения — расширение диапазона размеров измеряемых микрообъектов.
Указанная цель достигается тем, что согласно способу, включающему регистрацию рефракции света на границе двух контактирующих между собой термометрических тел с раэнозависимыми от температуры коэффициентами йреломления, одним из которых является окружающая объект среда, рефракцию света регистрйруют на границе окружающей среды и ее пристенного слоя, прилегающего к микро-. объекту.
С целью обеспечения измерений термоосцилляций субклеточных структур в устройство для измерения термоосцилляций микрообъектов, содержащее источник света, микроскоп с кон- денсором,. косого освещения, фотокамеру и кювету для исследуемых объектов, дополнительно введены усилитель биопотенциалов и блок синхронизации, 1 причем выход усилителя биопотенциалов связан с входом блока синхронизации, а выход блока синхронизации соединен с источником света.
На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит импульсный источник 1 света, микроскоп 2 с кон,денсором . 3 косого освещения, фотокю,. ру 4, кювету 5 для исследуемых объектов, усилитель б биопотенциалов и блок 7 синхронизации.
Коэффициент преломления пристенного слоя, и окружающей среды, прилегающей к микрообъекту, в связи с иной его органиэацией отличается от коэффициента преломления слоя, смежного с пристенным, и имеет иную термозависимость.
Пропорциональная температуре микрообъекта относительная разность этих коэффициентов может быть измерена различными способами.
Один иэ них заключается в определении изменений линейного масштаба эа объектом, коэффициент которого измеряют. Пристенный слой у поверхности субклеточных структур имеет достаточную для таких измерений толщину при увеличении около 1000 раэ.
В микрофотографическом варианте в качестве масштабного объекта удЬбно использовать волокно постоянного диаметра.
Таким образом, измерение термоосцилляций микрообъектов включает опе-. рации размещения на предметном столике темнопольного микроскопаъмасштабного и термометрируемого объектов, фотографирование их и в дальнейшем расчет по фотограммам по формуле
1041917
С рС
1 К
Измеряемые характеристики Время после. начала разогрева платины, мс
0,.8
Прирост температуры платины в среднем, С
0,11
0,.27 О, 40 О, 76
5 5 20
0,14
Количество измерений
Размах измерений, С
0,04 0,04 0,03 0,03 0,03!
Смещение рефракционной полосы, мкм
2,7
2,1 2,5
0,8 0,8
1,4
0,9
0,6
0,8
0,6
Размах измерений, мкм
Коэффициент корреляции ,между приростом температуры платины и смещением полосы
0,90 0,90
0 85
0,80
0,75 м„-м
М
1 МО где М и M — диаметр масштабного о волокна и микрообъекта. соответствнно на уровне пристенного слоя и слоя, смежного с ним
M. — пропорциональное тем1 пературе относительное изменение масштаба эа счет пристенного слоя.
Временная прследовательность М
М, M2, М и Ряд М -М
П о . М,-М,........, Мо-М„дают представления о термоосцилляциях микрообьекта.
При использовании другого способа определения разницы преломления слоев масштабный объект может быть исключен. Так, при большом. увеличе- нии можно выявить вокруг микрообъекта рефракционную полосу или полоску
Бекке, образованную за счет пристенного слоя. Для этого необходима некоторая расфокусировка микроскопа.
Положение ее у микрообъекта зависит от разницы коэффициентов преломления контактирующих тел и являетсяфункцией температуры, если один из этих коэффициентов термозависим.
Измерение термоосцилляций микрообъектов по смещению рефракционной полосы также включает фотографиро- вание объекта после выделения его необходимой части. Расчет по фотограммам ведут по формуле где С и С„. — ширина периферической части рефракционной
5 полосы соответственно в начальный и >-тый моменты времени;
К вЂ” степень увеличения микрообъекта;
10 Р- — пропорциональное при 1 росту температуры микрообъекта смещение полосы по истечении
i-Tîão интервала вре15 мени.
Временная последовательность
Р1, Р2,........., Pï дает представленйе о термоосцилляциях микрообъекта.
Пример. Измерение термоосцилляций производится на объекте, температура которого изменяется во времени известным образом и может быть измерена другим способом, помимо предложенного. Объектом термометрии служит рабочая нить платинового термометра сопротивлений, температура которой возрастает после ступенчатого увеличения текущего через нее электрического тока и регистрируется при помощи осциллографа. Нить имеет
З0 диаметр 30 мкм, допускает погружение в различные среды и размещается на столике биологического микроскопа с фотокамерой для синхронной съемки.
Результаты измерений и расчетов
35 для платины в воде приведены в таблице.
1041917
Ф
Составитель С. Бочинский
Техред В.Далекорей Корректор В. Бутяга
Редактор Jl. Алексеенко
Заказ 7118/44 Тираж 873 Подписное
ВНИИПК Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035,-Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент о, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Величина ранговой корреляции между приростом температуры объекта и смещением рефракционной полосы у его края свидетельствует о,связи между этими величинами. Корреляция между ними становится менее оптимальной, чем через миллисекунду после изменения температуры объекта.
Рассчитанная по Крамеру-Мизесу для всех наблюдений вероятность подобия Р 2 между смещением рефракционной полосы и логарифмом прироста температуры не опускается ниже 0,65.
Устройство для измерения термоосцилляций микрообъектов, реализующее предложенный способ, работает следующим образом.
Кювета 5 для исследуемых объектов с исследуемым объектом размещается на предметном столике биологического микроскопа 2,. имеющего конденсор косого освещения.
Стимуляция возбуждения исследуемого объекта и контрольное отверденьмз . биопотенциала. осуществляются внекле5 точнйми электродами.
Ф Сигнал биопотенциала от исследуемого объекта поступает на усилитель
6 биопотенциалов и далее в блок 7 синхронизации. Сигнал с блока синхронизации управляет импульсным источником 1. света, в результате чего достигается согласование момента экспозиции с Фазой биопотенциала.
Таким образом, предложенный способ позволяет расширить диапазон размеров измеряемых микрообъектов в сторону их уменьшения, а устройство обеспечивает возможность проведения измерений термоосцилляций для субклеточных структур.