Устройство для измерения фотоиндуцированной хемилюминесценции биологических объектов

Устройство для измерения фотоиндуцированной хемилюминесценции биологических объектов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФОТОИНДУЦИРОВАННОЙ ХЕМШЮМИНЕСЦЕНЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ, содержащее источник напряжения, источник световых вспьппек, оптически связанный через оптическую систему с фотоприемником индуцированного излучения, выход которого через ключевой элемент соединен с интегрирующим усилителем , к выходу которого подключен регистратор, причем источник световых вспышек также оптически связан с вспомогательньм фотоприемником, подключенным к входу формирователя стробирующих импульсов, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений за счет снижения уровня помех от переходных процессов, в него введены дополнительный ключевой элемент, инвертор, элемент задержки, логический элемент И и логический элемент ИЛИ, выход которого через инвертор соединен с управляющим входом дополнительного ключевого элемента, через который выход источника напряжения подключен к управляющему входу фотоприемника (Л индуцированного излучения, причем выход форгшрователя стробирующих импульсов соединен с первыми входами логических элементов И и ИЛИ, а также с входом элемента задержки, выход которого соединен с вторыми входами логических элементов И и ИЛИ, выход логического элемента И соединен с сд управляющим входом основного ключевого элемента. 4 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИ Х

РЕСПУБЛИК

Н9> (> i

4(51} G 01 N 21/64

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕПЫ:ТВУ г

4 фя ;;, -, ю с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ll0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3683541/24-25 (22) 02.01.84 (46) 23.05.85..Бюл, 11 19 . . (72) В.И.Белоиваненко и В.Б.Владимиров (71) Институт биологии южных морей им. А.О,.Ковалевского (53) 535.242(088.8) (56) 1, Берестовскнй Г.Н. и др.

Установка для исследования динамики обратимых изменений оптических свойств нервной клетки при одиночном возбуждении. - "Цитология", т. 10, 1968, 11 7, с. 916-921.

2. Авторское свидетельство СССР

11 249679, кл. G 01 N 21/64, 1967 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ФОТОИНДУЦИРОВАННОЙ ХЕМИЛ10МИНЕСЦЕНЦИИ

БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ, содержащее источник напряжения, источник свето вых вспьппек, оптически связанный через оптическую систему с фотоприемником индуцированного излучения, выход которого через ключевой элемент соединен с интегрирующим усилителем, к выходу которого подключен регистратор, причем источник световых вспышек также оптически связан с вспомогательным фотоприемником, подключенным к входу формирователя стробирующих импульсов, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений за счет снижения уровня помех от переходных процессов, в него введены дополнительный ключевой элемент, инвертор, элемент задержки, логический элемент

И и логический элемент ИЛИ, выход которого через инвертор соединен с управляющим входом дополнительного ключевого элемента, через который выход источника напряжения подключен к управляющему входу фотоприемника индуцированного излучения, причем выход формирователя стробнрующих импульсов соединен с первыми входами логических элементов И и ИЛИ, а также с входом элемента задержки, выход которого соединен с вторыми входами логическим элементов И и ИЛИ, выход логического элемента И соединен с управляющим входом основного ключевого элемента..

11574

Изобретейие относится к технике биофиэических исследований, в част-. ности к устройствам для измерения фотоиндуцированной хемилюминесценции биологических объектов, и может S быть использовано в биологии для исследования фотосинтетической активности водорослей, оценке продукционной способности фитопланктона, а также в медицине для диагностики 1п некоторых заболеваний.

Известны устройства для измерения фотоиндуцированной хемилюминесценции биологических объектов с дисковыми прернвателями возбуждающего светового потока и механической разверткой затухания во времени fl) .

Биологический объект освещается прерывистым возбуждающим светом через вращающийся дисковый прерыватель, а интенсивность послесвечивания региструется фотоприемником через другой дисковый прерыватель в паузах между световыми вспышками.

Развертка исследуемого послесвечения 5 во времени осуществляется поворотом дисков одного относительно другого.

Это не позволяет проводить оперативное изменение рабочих временных интервалов. Кроме того, устройство не обладает достаточным временным и частотным разрешением.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения фотоинду" цированной хемилюминесценции биоло- 35 гических объектов, содержащее источник напряжения, источник световых вспышек, оптически связанный через оптическую систему с фотоприемником индуцированного излучения; выход 40 которого через ключевой элемент соединен с интегрирукнщим усилителем, к выходу которого подключен регистратор, причем источник световых вспышек также оптически связан с вспомо- 45 гательным фотоприемником, подключенным к входу формирователя стробирую. щих импульсов (2) .

Недостатком известного устройства 50 является то, что при изучении индуцированного послесвечения биологических объектов с сильной флуоресценцией (растительные ткани клетки) точность измерения из-за переходных 55 процессов на фотоприемнике снижена.

При этом отсутствие защиты от световых перегрузок сказывается на флуктуации темнового тока и чувствительнос- ти приемника исследуемого излучения, Цель изобретения - повышение точности. измерений,эа счет снижения уровня помех от переходных процессов.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения фотоиндуцированной хемилюминесценции биологических объектов, содержащее источник напряжения, источник световых .вспышек, оптически связанный через оптическую систему с фотоприемником, индуцированного излучения, выход которого через ключевой элемент соединен с интегрирующим усилителем, к выходу которого подключен регистратор, причем источник световых вспышек также оптически связан с вспомогательным фотоприемником, подключенным к входу формирователя стробирующих импульсов, введены дополнительный ключевой элемент, инвертор, элемент задержки, логический элемент И и логический элемент ИЛИ, выход которого через инвертор соединен с управляющим входом дополнительного ключевого элемента, через который выход источника напряжения подключен к управляющему входу фотоприемника индуцированного излучения, причем выход формирователя стробирующих импульсов соединен с первыми входами логических элементов И и

ИЛИ, а также с входом элемента задержки, выход крторого соединен с вторыми входами логических элементов И и ИЛИ, выход логического элемента И соединен с управляющим входом основного ключевого элемента.

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2— диаграммы работы формирователя стробирующих импульсов и ключевых элементов.

Устройство содержит источник 1 напряжения, источник 2 световых вспышек, оптически свяэанньМ через оптическую систему 3 с фотоприемником 4 индуцированного излучения,. выход которого через ключевой элемент 5 соединен с интегрирующим усилителем 6, к выходу которого подключен регистратор 7, причем источник 2 световых вспышек также оптически связан с вспомогательным фотоприемником 8, подключенным к входу формирователя 9 стробирующих импульсов, дополни I pJlbHhN ключевой элемент 10, инвертор 11, элемент! г4

l2 задержки, логи егкий элемент И

13 и логический элемент ИЛИ 14, выход которого через инвертор ll соединен с управляющим входом дополнительного ключевого элемента 10, через который выход источника 1 напряжения подключен к управляющему входу фотоприемника 4 индуцированного излучения 4, причем выход формирователя 9 стробир ющих импульсов соединен с первыми входами логических элементов И 13 и ИЛИ 14, а также с входом элемента 12 задержки, выход которого соединен с вторыми входами логических элементов

И 13 и ИЛИ 14, выход логического элемента И 13 соединен с управляющим входом основного ключевого элемента 5.

Источник 2 световых вспышек состоит из лампы 15 накаливания типа

КГМ 9-70 (9В ?5Вт) и дискового обтюратора 16 с углом раскрытия

25 . Обтюратор приводится во вращение электродвигателем 17 с помощью регулятора 18 оборотов, Последний позволяет устанавливать скорость вращения обтюратора в диапазоне 300—

3000 об. в минуту. Оптическая система 3 состоит иэ люминесцентного микроскопа 19 и монохроматора 20.

ЗО

Может быть подключен также контрольный осциллограф 21.

Устройство работает следующим образом.

Возбуждающее излучение от источника 2 световых вспышек, сформированное оптическими элементами люминесцентного микроскопа 19, попадает на исследуемый обьект, расположенный на 4О предметном столике микроскопа, и возбуждает в нем люминесценцию, направляемую оптической схемой микроскопа через монохроматор 20 на фотоприемник 4 индуцированного излучения.

Одновременно импульсы возбуждающего света регистрируются вспомогательным фотоприемником 8, сигнал с которого используется для синхронизации работы формирователя 9 стробиипульсов 50 и развертки контрольного осциллографа 21. Формирователь 9 стробируюшего импульса вырабатывает импульсы стробирования (диаграмма 22, фиг, 2) и осуществляет их временную привязку И по длительности и задержкеЧ;„„ и 1 „„

"1 относительно сигнала синхронизации (диаграмма 23 1, что контролируется! Я 4 осциллографом 21!фиг. 11, Формирователь 9 стробирующих импульсов выполнен в виде двух последовательно включенных ждущих релаксационных генераторов с регулируемыми длительностями импульсов и обеспечивает на выходе временную задержку стробирующих им4 -л пульсов 1. 10 — I 10 с и их длительность 2,5 10 — 5 10 с, При отсутствии сигнала с выхода формирователя 9 стробирующих импульсов на выходах элементов И 13 и

ИЛИ 14 — логический "0". При этом ключевой элемент 5 находится в закрытом состоянии, а дополнительный элемент 10, благодаря инвертору 11 — в открытом. Ключевым элементом 5 цепь измерения разорвана и выход фотоприемника 4 индуцированного излучения закорочен. Дополнительным ключевым элементом 10 на управляющий электрод фотоприемника 4 индуцированного излучения подается отрицательное по отношению к фотокатоду запирающее напряжение источника 1, что обеспечивает его защиту от световых перегрузок.

С поступлением строблрующего импульса происходит переключение снача-! ла дополнительного ключевого элемента 10 (диаграмма .24, фиг, 2), затем элемента 5 (диаграмма 25} через время задержки, определяемое элементом 12 задержки.

Величина времени задержки элемента выбирается из условия >ALE где. — постоянная времени переходп.n ных процессов фотоприемника при изменении его режима работы.

Таким образом, измерительная цепь подключается с некоторой задержкой относительно снятия запирающего напряжения с фотоприемника, обеспечивая полное затухание переходных процессов в нем.

После окончания стробирующего импульса переключение стробирующих элементов 10 и 5 происходит в обратном порядке с той же задержкой во времени, и помехи от переходных процессов в цепь измерения проникнуть не могут. Полезный сигнал, пропорциональный интенсивности фотоиндуцированной хемилюминесценции, с выхода интегрирующего усилителя 6 подается на самопишущий регистратор

7. С помощью монохроматора 20, установленного в оптической системе

3, исследуется спектральный диапазон измеряемого послесвечения.

Изобретение позволяет проводить измерения интенсивности, определение спектра и закона затухания послесвечения в пределах времени

1 1Π— ) ° )О с. Уровень шумового

1157418 сигнала от фотоприемника снижен по сравнению с известным устройством более чем в 4,5 раза. Использование изобретения в научных исследованиях

5 позволяет получать более достоверную информацию с фотоиндуцированной хемилюминесценции биологических объектов на клеточном и тканевом уровнях.

1!57418

Составитель А.Чурбаков

Редактор О.Юрковецкая Техред М.Гергель Корректор A.Обручар

Заказ 33S9l41 Тираж 892 Подписное

RHHHIIM Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1I303S, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал IVIIIII "Патент", г. Увгород, ул. Проект:, ан,