СПОСОБ ТЕСТИРОВАНИЯ Российский патент 2006 года по МПК H01J3/08 

Существует большой круг аналитических способов, которые основаны на световом взаимодействии с определенной средой, такие как, например, видимая абсорбционная спектроскопия (VIS-спектроскопия), поверхностная фотоэдс-спектроскопия (SPS) или способ сканирования световым импульсом (SLPT или LAPS), используемые в химическом или биохимическом тестировании.

Все они предоставляют полезную и многостороннюю информацию о целевой среде (далее по тексту "объект исследования"), но из-за сложности систем, которая главным образом касается требований к источникам света, их распространение для практического применения затруднительно и сводится в основном к использованию в лабораториях с дорогостоящим оборудованием или в приборах, предназначенных для специальных целей.

Комплексность и сложность источников света, применяемых в этих экспериментах, обусловлены оптическими компонентами и контролируемым микропозиционированием, которые требуются для направления монохроматизированного света через выходную щель.

Целью данного изобретения является представление практичного низкостоимостного способа и соответствующих приборов, которые обеспечивают микропозиционирование, монохроматизацию и модуляцию яркости, позволяя использовать преимущества вышеупомянутых способов и других необходимых, точно регулируемых источников света.

В общих чертах, изобретенный способ заключается в использовании дисплея с программным управлением (такого, как монитор компьютера, мобильный телефон или телевизионный экран) в качестве источника света. Механическое позиционирование заменено возможностью экрана последовательно излучать смежные пикселы, точно и последовательно формирующие изображение в любом из вышеупомянутых дисплеев. Для монохроматизации света вместо монохроматора с таким же точным позиционированием может быть использован светящийся участок экрана как движущийся источник света перед неподвижным дифракционным элементом, помещенным перед светом.

Кроме того, различные цвета системы цветопередачи RGB, последовательно отображаемые на экране, обеспечивают источник света, пригодный для измерения спектральной чувствительности, что является главной целью методов колориметрического считывания. Более того, различные пикселы в источнике света могут быть индивидуально запрограммированы в отношении цвета и интенсивности. Малые тест-объекты также могут быть освещены посредством применения линзы, расположенной между тест-объектом и источником света. Использование дисплея с программным управлением как источника света позволяет также сканировать свет над тестируемым объектом. Данный источник света может быть использован вместе со многими типами фотоприемников для записи результатов освещения тестируемого объекта.

Таким образом, использование таких детекторов, как цифровые фотоаппараты, видео- и веб-камеры, является интересной возможностью. Изобретение позволяет, например, упростить освещение опытного образца и/или спецдетектора, на который воздействует целевая среда. В этом отношении могут быть использованы уже имеющиеся индикаторные материалы и молекулы для фотоприемников, использующие нормальные (монохроматические) источники света. Существует также возможность разработать индикаторы, которые оптимизированы для использования совместно с цветами системы цветопередачи RGB.

Кроме того, информация может обрабатываться пользователем на месте или только получаться на месте, а анализироваться в режиме он-лайн через Интернет, где может быть предусмотрена расшифровка ее специалистом.

Общий принцип изобретения, упомянутого выше, имеет специфические свойства, исходя из которых рассматриваемый аналитический способ конкурентоспособен.

Например, в случае с видимой абсорбционной спектроскопией (VIS) при использовании стандартной методики требуется видимый источник света, монохроматор, прерыватель и детектор.

Монохроматизированный свет с узкой шириной спектра, определенной шириной щели монохроматора, пропускается через прозрачную кювету, в которой находится образец вещества, в данном случае жидкость, и выходящий свет поглощается детектором. В зависимости от требований детектора на пути света может быть установлен световой прерыватель (фиг.1).

VIS-абсорбирующие свойства различных материалов зависят от их состава и путем введения химических веществ (таких, как хромофоры или флюоресцирующие метки) большое количество химических или биохимических свойств может быть прослежено и индивидуально идентифицировано через их спектральную чувствительность.

Этот принцип не ограничивается только жидкостями, но может быть также применен для анализа абсорбирующих твердых тел, гелей или полимеров, аналогичных тем, которыми помечаются слайды ряда ДНК, или газочувствительных полимеров.

Для получения спектра необходима управляемая компьютером установка, способная согласовывать полученную длину волны, что, как минимум, требует программируемого монохроматора, сводя возможность применения данного способа к применению только в лаборатории.

В случае поверхностной фотоэдс-спектроскопии (SPS) или подобных способов, использующихся при анализе взаимодействия полупроводников, таких как электрическое поле, индуцированное SPS (EFISPS), или внутренняя фотоэмиссионная спектроскопия (IPE, англ. Internal Photoemission Spectroscopy), главным принципом является возбуждение носителей в полупроводниковых структурах, которые освещены светом с конкретной длинной волны. Сканируемый спектральный диапазон зависит от ширины запрещенной (энергетической) зоны полупроводника, но также и запрещенная (энергетическая) подзона может предоставить информацию о состояниях поверхности.

В SPS сфокусированный монохроматический световой луч используется для освещения полупроводниковой подложки на контролируемой частоте прерываний, которая обеспечивает переходные фототоки, соответствующие состоянию поверхности или границе раздела (полный обзор SPS и соответствующих способов может быть найден в статье L. Kronik, Y.Shapira, Surf. Sci. Reports 37, 1-206 (1999)). Эта методика может быть адаптирована для применения при тестировании, но по-прежнему требуется дорогостоящий управляемый источник света (фиг.2).

Если световой или лазерный луч сканируется через полупроводник, может быть сформирована пространственно-разложенная карта границы раздела по так называемому SLPT-методу (I.Lundström et al., Nature 352, 47-50 (1991)). В случае, если химически чувствительные электроды смещения различных материалов и толщин пространственно распределены, этот способ обеспечивает выборочные химические изображения газовым смесям и запахам (фиг.3).

Если электрод смещения заменен электролитом, прибор становится мощным потенциометрическим инструментом для химического или биохимического анализа, известным как адресуемый светом потенциометрический датчик (LAPS, D.Hafeman, et al., Science 240,1182-1185 (1998)).

Кроме того, в большинстве этих подходов имеются сложные элементы, такие как микропозиционированный модулированный лазерный луч с соответствующей фокусирующей оптикой, что делает их эксплуатацию невозможной.

Предмет изобретения заключается в простом способе замены сложных осветительных систем на экран или дисплей, управляемый компьютерными программами.

Таким образом, дисплей, уже используемый для отображения результатов и предоставления интерфейса пользователя, необходимый во всех этих компьютеризированных методиках, может стать источником света большой площади с настраиваемыми свойствами, способным удовлетворить требования всех этих методик одновременно.

Во-первых, говоря о видимой абсорбционной (VIS) спектроскопии, если мы полагаем, что для многих применений то, что требуется от спектра, - это именно его способность идентифицировать конкретный объект исследования методом "отпечатка пальцев", то это достижимо путем последовательного отображения на экране цветов системы цветопередачи RGB (цветное сканирование) в области дисплея, используемого в качестве источника света.

Например, монитор компьютера с электронно-лучевой трубкой (GRT), с точки зрения наших целей, является источником света, где пучок быстрых электронов возбуждает массив фосфорных точек, которые покрывают экран с его внутренней стороны.

Фосфорные вещества представляют собой химикалии, которые излучают свет, когда они возбуждаются потоком электронов, при этом различные фосфорные вещества излучают свет различных цветов. В случае с цветным монитором с электронно-лучевой трубкой каждая точка на экране состоит из трех "блобов" (пятен) синего, красного и зеленого люминофоров, которые составляют то, что известно как один пиксел. Различная интенсивность каждого цвета может создать иллюзию (для человеческого глаза) множества различных цветов и с широким диапазоном интенсивности.

В действительности каждый отдельный цвет (красный, зеленый и синий) состоит не из монохроматического источника, а из индивидуального распределения интенсивности (R(λ), G(λ) и B(λ), как показано на фиг.4). То, что излучается дисплеем, - это сумма отдельных спектров, выраженных красными, зелеными и синими величинами, каждая из которых классифицируется от 0 до 1 (от 0 до 255 для отдельных RGB каналов 24-битовой видеокарты):

Излучаемый цвет (λ)=r×R(λ)+g×G(λ)+b×В(λ).

Комбинация различных возможных величин красного, зеленого и синего обуславливает диапазон приблизительно из 16 миллионов цветов.

Если набор цветов системы цветопередачи RGB выбран произвольно для имитации восприятия видимого спектра, излучаемый спектр является таким, как показано на фиг.5

Этот набор может быть использован для выполнения мультидлинноволнового цветного сканирования, сохраняя способность генерировать характерный абсорбционный спектр (фиг.6).

На фиг.6 опытный образец может быть как жидкостью, помещенной в кювету, так и материалом на прозрачной подложке, воздействующим на разновидность цели в тестируемой среде. Многочисленные индикаторные системы для обнаружения растворенных и газообразных разновидностей уже разработаны (например, для биоизмерительного применения - в статье R.Jelinek, S.Kolusheva, Biotecchnology advances 19, 109-118 (2001), для парочувствительных порфиринов - в статье N.Rakow, К.Suslik, Sciense 406, 710-713 (2000)). Многие из них пригодны для применения в данном изобретении без изменений. Однако мы рассматриваем возможность разработки индикаторов, оптимизированных для использования цветов, базируемых на системе цветопередачи RGB. В первом исполнении изобретения оно состоит из программируемого источника света (монитор, дисплей, мобильный телефон, телевизионный экран), который обеспечивает контролируемую очередность RGB-цветов, опытный образец (жидкость или подобный твердому материал), предназначенный для изменения своей спектральной чувствительности в присутствии объекта исследования, который должен быть обнаружен (гормоны, токсины, примеси, ядовитые газы и т.д.), и фотоприемника. Хотя не упомянута, но очевидна необходимость наличия средств, которые позволят привести тестируемую среду в контакт с опытным образцом.

В этом новом способе монохроматор совершенно заменен легкодоступной системой без подвижных частей, которая также предусматривает собственное прерывание интенсивности, требуемое для некоторых типов фотоприемников.

Это связано с тем, что интенсивность пиксела, однажды возбужденного электронным лучом, затухает до тех пор, пока луч не достигнет его следующий раз в своем сканирующем цикле. Для типичной частоты пиксела (также называемой частотой обновления) в 85 Гц это создает собственную частоту прерывания для источника света, состоящего из отдельного пиксела.

Воздействие источников света большей площади и световых потоков большей интенсивности на опытный образец может быть получено возбуждением группы из нескольких пикселов. Свет из опытного образца может быть сфокусирован в детекторе для того, чтобы увеличить интенсивность каждого пиксела детектора. Непрерывные горизонтальные пикселы возбуждаются с задержкой примерно в 14 наносекунд для разрешающей способности в 1024×648 пикселов, а непрерывные вертикальные пикселы - приблизительно в 14 микросекунд (˜71 кГц), однако 85 Гц модели являются доминирующими по сравнению с высокочастотным наложением.

Что касается детекторов, они могут быть различных типов, такие как приборы большой площади со структурой метал-оксид-полупроводник, цифровые фотоаппараты и видеокамеры, полимерные фотодетекторы или токопроводящие светочувствительные датчики, которые в зависимости от особенностей применения могут быть выполнены в виде эластичной или жесткой подложки. Касательно оптических свойств вещества образца, возможно наблюдать не только световую абсорбцию, но также и флуоресценцию.

Когда вместо электронно-лучевой трубки используется жидкокристаллический монитор, частота обновления имеет другое значение. В таких экранах интенсивность каждого пиксела остается постоянной до тех пор, пока следующий цикл сканирования вызовет или не вызовет изменение в зависимости от информации, которая должна быть выведена на экран. Если для детектора необходим источник света с прерываемым лучом, это может быть осуществлено включением и выключением освещаемого пространства в каждом цикле обновления. Конечно этот способ также подходит и для экрана с электронно-лучевой трубкой, если требуются частоты возбуждения ниже, чем частота обновления.

В случае с поверхностной фотоэдс-спектроскопией можно привести те же самые рассуждения, что и выше, но, кроме абсорбции, которая может происходить, имеет место химическое и биохимическое взаимодействие с датчиком. Этими датчиками могут быть, например, полупроводниковые объекты с прозрачными электродами (например, ITO, англ. Indian Thin Oxide), структуры металл-диэлектрик-полупроводник (MIS, англ. Metal-Insulator-Semiconductor), приборы на структуре МДП с плавающим затвором или электрохимические датчики, где взаимодействие с объектом исследования также изменяет электрические свойства самого фотоприемника.

Источник света может быть уменьшен до единичного пиксела, по-прежнему сохраняющего уже описанные световые свойства, с размером стороны около 250 микрометров и сканирующим шагом такого же диапазона. В этих условиях микроисточник света (или также иной, состоящий из нескольких светящихся пикселов) может быть пространственно сканирован через большую площадь чувствительного элемента в том же режиме, что и по методу сканирования световым импульсом (SLPT или LAPS), но исключая дорогие и сложные микропозиционные таблицы и фокусирующие оптические приборы.

В отношении самого детектора, в случае использования дисплея, для такого рода применения могут эксплуатироваться такие же устройства, какие используются в обычной методике.

Также может быть предусмотрено сочетание видимой абсорбционной спектроскопии и устройств большой площади, обычно сканируемых пространственно. Например, ДНК-чипы являются средством для исследования генетической информации в биологических образцах. ДНК-чипы, таким образом, представляют собой важные инструменты как для современного генетического исследования, так и для медицинского диагностирования. Эти чипы могут содержать в себе до нескольких тысяч отдельных пятен измерения, часто расположенных на площади в несколько квадратных сантиметров. Обычно они опрашиваются с помощью светящихся олигонуклеотидов, которые, генерируя характерный узор в распределении спектральной чувствительности массива, отображают некоторые особенные свойства биологического образца.

Если тот же самый принцип применяется для массива большей площади, каждое отдельное пятно может характеризоваться его спектральной чувствительностью без движущихся частей, обеспечивая позиционирование мультидлинноволнового сканированного света перед каждым элементом массива и использование единичного фотодетектора большой площади, обращенного ко всему массиву (фиг.7).

Чтобы ускорить процесс сбора данных, а также использовать уже существующие ДНК- или схожие массивы, необходимо одновременно освещать весь массив с помощью света экрана большой площади и получать коллективный спектр матричным фотоприемником, таким как веб-камера (фиг.8). Конечно, для такого применения, как дешифрование массива ДНК, весь комплект информации, полученной на месте, может быть расшифрован в режиме он-лайн экспертной системой.

Как последний пример, существует также возможность получить истинный монохроматический свет, используя позиционирование источника света (например, белая полоса на экране), помещая решетку в световоде для того, чтобы подвергнуть опытный образец воздействию монохроматического света. Путем точного перемещения источника света на экране дифрагированный свет перемещается на опытный образец. В случае применения одного детектора, если дифрагированный свет направляется через узкую щель, перемещение источника света обеспечивает попадание монохроматического света на опытный образец (фиг.10).

Диаграмма на фиг.10 иллюстрирует сложные переменные, которые дают простые геометрические зависимости между перемещением источника света и разрешающей способностью.

Конечно в этой упрощенной картине, используемой для изложения концепции, мы упустили практические опытные проблемы, которые также возникают в стандартных монохроматорах, такие как ограниченный размер источника света или компромисс между ограниченной интенсивностью света и расстоянием от экрана для увеличения эффективности цветоделения.

Статическое монохроматическое устройство - это не только пример устройства, работающего с программируемым источником света, но и способ монохроматизации света в стандартных установках сканирования световым импульсом (SLPT).

Во всех этих примерах компьютерный экран может одновременно использоваться для отображения результатов тестирования или для анализа этих результатов с помощью программных средств на компьютере или через Интернет, поскольку в многозадачном компьютерном комплексе только часть экрана используется как источник света.

Следует также обратить внимание на то, что источник света большой площади может быть сфокусирован на образце малой площади, увеличивая таким образом интенсивность света на образце.

Таким образом, реализация этого изобретения заключается в использовании программируемого источника света большой площади вместе с детектором и соответствующе сконструированным опытным образцом, который позволяет отслеживать взаимодействие с объектом исследования в целевой среде. Опытный образец может быть выполнен, например, в виде кюветы с соответствующим жидким индикатором, в виде слоя прозрачной подложки или непосредственно входа детектора. Опытный образец обладает свойствами, необходимыми для обнаружения определенных веществ в среде посредством изменения их спектральной чувствительности или через их взаимодействие с детектором в зависимости от выбранного режима работы (фиг.9)

Кроме того, также предусмотрен способ и устройство для генерирования соответствующего монохроматического света.

Что касается прототипов, изобретенный способ способен обеспечить практические аналитические применения недорогих и упрощенных версий четко обоснованных аналитических способов.

Описание рисунков.

Дополнительные характеристики и преимущества изобретения видны в следующем описании как старого способа, так и изобретенного способа, описанного ниже, в связи с рисунками.

На чертежах:

Фиг.1 изображает стандартную установку для видимой абсорбционной спектроскопии;

Фиг.2 - стандартная установка для поверхностной фотоэдс-спектроскопии;

Фиг.3 - стандартная установка сканирования световым импульсом (SLPT);

Фиг.4 - типовое спектральное распределение пятен различного цвета системы цветопередачи RGB в одном пикселе экрана с электронно-лучевой трубкой.

Фиг.5 - спектральное распределение в мониторе с электронно-лучевой трубкой для различных величин красного, зеленого и синего.

Фиг.6 - экран, соответствующий VIS-спектроскопии;

Фиг.7 - экран, соответствующий VIS-спектроскопии для идентификации цветов в абсорбирующих массивах;

Фиг.8 - такой же принцип работы, как на Фиг.7, но для способа считывания с помощью цифровой видеокамеры;

Фиг.9 - экран, соответствующий VIS-абсорбционным спектрам для различных жидких образцов и SLPT-отображения для различных газов, и

Фиг.10 - принцип статичного монохроматора.

Фиг.1 - это стандартная установка, сопутствующая видимой абсорбционной спектроскопии. Источник белого света 1 монохроматизирован монохроматором, прерван прерывателем 2. Монохроматор состоит из входной щели 3, решетки с регулируемым позиционированием 4, зеркала 5 и выходной щели 6. Выходя из монохроматора, свет проходит через опытный образец 7 в кювете 8. Выходящий свет детектируется фотоприемником 9 и интенсивность света отражается на экране компьютера 10 в виде графика спектральной функции. С помощью прибора электронного управления 11 компьютер 12 регулирует положение решетки 4.

Фиг.2а показывает стандартную установку поверхностной фотоэдс-спектроскопии. Источник белого света 1 прерван 2, монохроматизирован 3-6 и сфокусирован 13 на полупроводниковой подложке 15 через пробную среду 17. Сигнал из детектора связан с компьютером 12 прибором электронного управления 11, который также управляет решеткой 4 в монохроматоре 3-6. Детектор включает в себя вибрационный электрод 14 над полупроводниковой подложкой 15 с металлической тыльной стороной. Измеряемый фотопоток в зависимости от длины волны отображается на экране компьютера 10 в виде диаграммы.

Фиг.2b изображает альтернативную конструкцию детектора с прозрачным металлическим слоем 18 поверх изоляционного слоя 19, который в свою очередь находится поверх полупроводникового слоя 20. В качестве альтернативы может быть использована конструкция детектора с плавающим затвором (Фиг.2с), где прозрачный металлический слой 21 подвешен на коротком расстоянии над полупроводниковой подложкой 22.

Также можно использовать конструкцию детектора, показанную на Фиг.2d с полупроводниковой подложкой (или порошком), расположенной между двумя электродами 24 и 25, по крайней мере, один из которых прозрачен.

Фиг.3 показывает стандартную установку сканирования световым импульсом (SLPT). Сфокусированный прерывистый монохроматический луч света 31, например из лазера, пространственно сканируется над детектором со структурой металл-диэлектрик-полупроводник 32 (в качестве альтернативы - над ионоселективным прибором в так называемом LAPS-методе) с прозрачным металлическим затвором, который в то же самое время подвергается воздействию анализируемой целевой среды 36. Измеряемый фотопоток отображается на экране компьютера 10 как функция положения на детекторе. Детектор 32 помещен на координатный микропозиционирующий графопостроитель 34 и соединен с компьютером посредством электронного устройства 35. При использовании, например, затвора с градиентом в состав и толщину будут возникать пространственно-распределенные чувствительности и селективности к различным объектам исследования, которые изображаются как характерные химические образы на экране компьютера.

Фиг.4. Типовая спектральная функция распределения чистого красного, зеленого и синего цветов на экране с электронно-лучевой трубкой.

Фиг.5. Типовая спектральное распределение, излучаемое монитором с электронно-лучевой трубкой, когда выбраны различные сочетания цветов системы цветопередачи RGB для имитации восприятия видимого спектра.

Фиг.6а. Программируемый экран при видимой абсорбционной спектроскопии. Тот же дисплей 60, используемый как управляющий интерфейс, обеспечивает окрашенный свет 61 согласно Фиг.5, который проходит через опытный образец 62 и выходящий свет поглощается детектором 63, соединенным с компьютером через электронное устройство 64, выстраивающее график результирующего спектра на том же самом компьютерном дисплее. На Фиг.6b другой опытный образец 65 напечатан или наплавлен на стекло или полимерную подложку 66, но используется таким же образом, как показано на Фиг.6а.

Фиг.7. Программируемый экран при видимой абсорбционной спектроскопии для цветного опознавания химически чувствительных массивов. Тот же дисплей, используемый как управляющий интерфейс, обеспечивает окрашенный свет согласно Фиг.5 в выбранных зонах экрана, покрывающих отдельные элементы массива опытного образца. Например, стеклянная подложка 71 подвешена на части экрана 72. На этой стеклянной подложке массив помеченного ДНК 73 обращен к экрану, а на другой стороне подложки единичный фотодетектор большой площади 74 расположен так, что он покрывает всю площадь массива помеченного ДНК. Этот фотодетектор посылает свой сигнал электронному устройству сопряжения 75, которое посылает сигнал компьютеру 76. Экран под стеклянной подложкой образует светоизлучающее окно большой площади 77, которое в свою очередь может освещать различные элементы массива (по одному) светом с модулируемой кратной длиной волны. Для каждого элемента на стеклянной подложке может быть зарегистрирована мультидлинноволновая спектральная чувствительность. Итоговый спектр отображается на том же экране компьютера. Экспертная оценка данных и расшифровка массива может быть обеспечена самим компьютером или через Интернет в режиме он-лайн. Также, если это необходимо, существует возможность фокусировать свет из экрана, используя дифракционные или рефракционные линзы между экраном и опытным образцом.

Этот пример был с массивом ДНК, но этот способ может применяться при любом анализе массива, используя оптические свойства различных пятен массива.

Фиг.8. Тот же принцип, что на Фиг.7, но процесс сбора данных усовершенствован освещением всего массива опытного образца одновременно и тем, что запись информации производится с помощью фотодетекторной сетки 81, предоставляемой видеокамерой (веб-камерой). Также, если это необходимо, существует возможность фокусировать свет из экрана, используя дифракционные и рефракционные линзы между экраном и опытным образцом, и/или между опытным образцом и камерой. На обоих Фиг.7 и Фиг.8 может быть предусмотрено добавление фильтров для специального применения.

Фиг.9. Спектры видимой абсорбционной спектроскопии для различных концентраций синего анилина, оранжевого акридина и флуоресцирующего флуоресцеинового натрия сверху вниз слева и справа - изображения при сканировании световым импульсом (SLPT), полученные при использовании детектора с платино-палладиевым затвором, когда он подвергнут воздействию сухого воздуха, водорода или аммиака в качестве целевой среды. Обратите внимание на вклад флуоресценции в записываемый спектр внизу левой диаграммы.

Фиг.10. Принцип статичного монохроматора. Точка источника света на расстоянии х от начала координат 0 расположена на поверхности S₀, образующей переменный угол α со стандартной просветной дифракционной решеткой при постоянном угле θ по отношению к S₀.

Шаг решетки d и угол α определяют выходящий угол β для каждой отдельной длины волны λ в степени дифракции m. Таким образом, сложный спектр расщепляется на протяжении отрезка Δy_m на поверхности S₁ на расстоянии а₀+a₁ от поверхности S₀. Если коллимирующая щель с шириной щели w расположена на S₁, когда источник света смещен на х, различные составляющие спектра выходят через щель, освещая датчик.

Если пренебречь щелью, существует возможность использовать матричный детектор на том же самом месте и в принципе получить полный спектр с разрешающей способностью, также обусловленной номером и размером матричного детектора.

Изобретение относится к технике измерения и может быть использовано для химического и биохимического анализа объектов различной физико-химической природы. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для достижения данного результата использован в качестве управляемого источника света дисплей с программным управлением. При этом источник света для освещения детектора специально приспособлен для улавливания светового взаимодействия с тестируемой средой. Кроме того, данные можно анализировать в режиме реального времени на основе использования открытых Интернет-технологий. 2 н. и 29 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Способ химического и биохимического анализа целевого объекта исследования в целевой среде, отличающийся тем, что этот способ заключается в том, что помещают опытный образец в или в контакт с упомянутой целевой средой, где опытный образец при взаимодействии с упомянутым объектом исследования изменяется химически или биологически, изменяя свою спектральную чувствительность; освещают упомянутый опытный образец посредством использования дисплея с программным управлением как источника света, где дисплей с программным управлением состоит из, по крайней мере, одного активированного пиксела, обеспечивающего излучение из светящегося участка упомянутого дисплея с программным управлением; детектируют свет, выходящий из упомянутого опытного образца, детектором, соединенным с упомянутым дисплеем с программным управлением, и отображают результаты тестирования, возникающие в упомянутом детекторе на упомянутом дисплее с программным управлением.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что размещение опытного образца заключается в том, что помещают опытный образец в целевую среду.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что размещение опытного образца заключается в том, что помещают опытный образец на упомянутый детектор, посредством чего электрические свойства упомянутого детектора подвергаются влиянию химического и биохимического взаимодействия с целевым объектом исследования.4. Способ по п.3, отличающийся тем, что отображение сигналов заключается в том, что отображают химические или биохимические изображения, используя цветокодированную фотопотоком шкалу.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что отображение сигналов заключается в том, что отображают результирующий спектр.6. Способ по п.1, отличающийся тем, что этот способ, кроме того, заключается в том, что индивидуально модулируют цвет каждого отдельного пиксела с помощью программных средств.7. Способ по п.1, отличающийся тем, что этот способ, кроме того, заключается в том, что индивидуально модулируют интенсивность света каждого отдельного пиксела с помощью программных средств.8. Способ по п.1, отличающийся тем, что этот способ, кроме того, заключается в том, что сканируют цвет каждого индивидуального пиксела в видимом диапазоне с помощью программных средств.9. Способ по п.1, отличающийся тем, что цвет, размер, форму, модуляцию и цвет фона упомянутого участка конфигурируют через интерфейс пользователя.10. Способ по п.1, отличающийся тем, что этот способ, кроме того, заключается в том, что отображают упомянутый светящийся участок упомянутого дисплея с программным управлением в зависимости от времени.11. Способ по п.10, отличающийся тем, что этот способ, кроме того, заключается в том, что между упомянутым дисплеем с программным управлением и упомянутым опытным образцом помещают дифракционный элемент.12. Способ по п.1, отличающийся тем, что отображение, кроме того, заключается в том, что отображают упомянутые результаты тестирования на части упомянутого дисплея с программным управлением, которая не используется для освещения.13. Способ по п.1, отличающийся тем, что этот способ, кроме того, заключается в том, что между упомянутым дисплеем с программным управлением и упомянутым опытным образцом помещают дифракционный элемент.14. Способ по п.13, отличающийся тем, что этот способ, кроме того, заключается в том, что между упомянутым дифракционным элементом и упомянутым опытным образцом помещают коллимирующую щель и сканируют дифрагированный свет через коллимирующую щель путем перемещения упомянутого светящегося участка.15. Способ по п.1, отличающийся тем, что этот способ, кроме того, заключается в том, что оценивают упомянутые сигналы из упомянутого детектора с помощью программных средств, связанных с упомянутым дисплеем с программным управлением.16. Способ по п.1, отличающийся тем, что этот способ, кроме того, заключается в том, что оценивают сигналы из упомянутого детектора посредством анализа экспертом или экспертной системой в режиме онлайн.17. Способ по п.1, отличающийся тем, что этот способ, кроме того, заключается в том, что управляют упомянутым дисплеем с программным управлением, упомянутым детектором, упомянутым электронным устройством и упомянутым интерфейсом пользователя с помощью компьютера.18. Устройство химического и биохимического анализа целевого объекта исследования в целевой среде, отличающееся тем, что упомянутое устройство содержит опытный образец, который приспособлен изменяться химически или биохимически, изменяя свою спектральную чувствительность при взаимодействии с упомянутым целевым объектом исследования; дисплей с программным управлением, устроенный так, чтобы использовать его в качестве источника света для освещения упомянутого опытного образца и для отображения результатов теста, и детектор, приспособленный детектировать свет, выходящий из упомянутого опытного образца, и соединенный с упомянутым дисплеем с программным управлением.19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что упомянутый дисплей с программным управлением является монитором компьютера с электронно-лучевой трубкой или жидкокристаллическим монитором.20. Устройство по п.18, отличающееся тем, что упомянутый опытный образец содержит молекулы или вещества, специально предназначенные для того, чтобы показывать спектральные изменения при химических или биохимических реакциях.21. Устройство по п.18, отличающееся тем, что упомянутый опытный образец содержит молекулы или вещества, специально предназначенные для того, чтобы использоваться вместе с rgb-освещением.22. Устройство по п.18, отличающееся тем, что упомянутый опытный образец является индикатором, осажденным в виде пленки на прозрачную подложку в кювете или в полости платы для анализа.23. Устройство по п.18, отличающееся тем, что упомянутый опытный образец является затвором детектора.24. Устройство по п.23, отличающееся тем, что упомянутый детектор является полупроводниковым прибором, проводящим светочувствительным детектором, полимерным фотоприемником или ионоселективным прибором.25. Устройство по п.18, отличающееся тем, что упомянутый детектор является веб-камерой, цифровым фотоаппаратом или видеокамерой.26. Устройство по п.18, отличающееся тем, что упомянутый детектор является полупроводниковым прибором, проводящим светочувствительным детектором, полимерным фотоприемником или ионоселективным прибором.27. Устройство по п.18, отличающееся тем, что это устройство, кроме того, содержит фиксатор для закрепления упомянутого опытного образца на расстоянии от упомянутого дисплея с программным управлением.28. Устройство по п.18, отличающееся тем, что это устройство, кроме того, содержит увеличительную линзу между упомянутым опытным образцом и упомянутым детектором.29. Устройство по п.18, отличающееся тем, что это устройство, кроме того, содержит дифракционный элемент, помещаемый между упомянутым дисплеем с программным управлением и упомянутым опытным образцом.30. Устройство по п.29, отличающееся тем, что это устройство, кроме того, содержит коллимирующую щель, размещаемую между упомянутым дифракционным элементом и упомянутым опытным образцом.31. Устройство по п.18, отличающееся тем, что это устройство, кроме того, содержит фокусирующую линзу между упомянутым дисплеем с программным управлением и упомянутым опытным образцом.