Устройство для измерения фотоиндуцированной хемилюминесценции биологических объектов Советский патент 1985 года по МПК G01N21/64 

11 Изобретение относится к технике биофизических исследований, в частности к устройствам для измерения фотоиндуцированной хемилюминесценции биологических объектов, и может быть использовано в биологии для исследования фртосиитетической активности водорослей, оценке продукционной способности фитопланктона а также в медицине для диагностики некоторых заболеваний. Известны устройства для измерения фотоиндуцированной хемилюминесценции биологических объектов с дисковыми прерьгоателями возбуткдающего светового потока и механической разверткой затухания во времени 11 . Биологический объект освещается прерьшистым возбуждающим светом через вращающийся дисковый прерыватель, а интенсивность послесвечивания региструетря фотоприемником через другой дисковый прерыватель в паузах между световыми вспьпиками. Развертка исследуемого послесвечения 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 фотоиидуцированной хемилюминесценции биологических объектов, содержащее источ ник напряжения, источн|1к световых вспышек, оптически связанный через оптическую систему с фотоприемником ивдуцированного излучения, выход которого через ключевой элемент соединен с интегрирующим усилителем, к выходу которого подключен регистр тор, причем источник световых вспышек также оптически связан с вспомо гательным фотоприемником, подключен ным к входу формирователя стробирую щих импульсов 2 . Недостатком известного устройства является то, что при изучении индуцированного послесвечения биологичес ких объектов с сильной флуоресценцией (растительные ткани клетки) точность измерения из-за переходных процессов на фотоприемнике снижена. При этом отсутствие защиты от световых перегрузок сказывается на флукту 82 , , ции темнового тока и чувствительноети приемника исследуемого излучения. Цель изобретения - повышение точности измерений .за счет снижения уровня помех от переходных процессов. Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения фотоиндуцированной хемилюминесценции биологических объектов, содержащее источник напряжения, источник свето-вых вспьпиек, оптически связанный через оптическую систему с фотоприемником, индуциров.анного излучения, выход которого через ключевой элемент соединен с интегрирующим усилителем, к выходу которого подключен регистратор, причем источник свето- . вых 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 вспыщек, оптически связанный через оптическую систему 3 с фотоприемником А индуцированного излучения, выход которого через ключевой элемент 5 соединён с интегрирующим усилителем 6, к выходу которого подключен регистратор 7, причем источник 2 световых вспьппек также оптически связан с вспомогательным фотоприемником 8, подключенным к входу формирователя 9 стробирующих импульсов, дополнительный ктш)чевой элемент 10, инвертор II, элемент .12задержки, логический элемент И 13и логический элемент ИЛИ 14, выход которого через инвертор М соединен с управляющим входом допол нительного ключевого элемента 10, через который выход источника 1 напряжения подключен к управляющему входу фотоприемника 4 индуцированного излучения 4, причем выход формирователя 9 стро6ир ющих импуль сов соединен с первыми входами логи ческих элементов И 13 и ИЛИ 14, а также с входом элемента 2 задержки, выход которого соединен с вторыми входами логических элементов И 13 и ИЛИ 14, вьжод 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. (9Вх75Вт) и дискового обтюратЪра 16 с углом раскрытия 25 . Обтюратор приводится во вращение электродвигателем 17 с помощью регулятора 18 оборотов. Последний позволяет устанавливать скорость вр щения обтюратора в диапазоне 300 3000 об. в минуту. Оптическая систе ма 3 состоит из люминесцентного микроскопа 19 и монохроматора 20. Может быть подключен также контрол ный осциллограф 21. Устройство работает следующим об эом. Возбуждающее излучение от источника 2 световых вспышек, сформиров анное оптическими элементами люмин центного микроскопа 19, попадает на исследуемый объект, расположенный на предметном столике микроскопа, и во буждает 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 рабо ты формирователя 9 стробикпульсов и развертки контрольного осциллогра фа 21. Формирователь 9 стробирующег импульса вырабатывает импульсы стро бирования (диаграмма 22, фиг. 2) и осуществляет их временную привязку по длительности и задержке р и t относительно сигнала синхронизации (диаграмма 23, что контролируется Я . 4 . осци.илографом 21 (фиг. . Формирователь 9 стробирующих импульсов выполнен в ви;а;е двух последовательно включенных ждущих релаксационных генераторов с регулируемыми длительностями импульсов и обеспечивает на выходе временную задержку стробирующих импульсов IlCT - I-IO с и их длительность 2,540 - 5- с. При отсутствии сигнала с выхода формирователя 9 стробирующих импульсов на выходах элементов И 13 и ИЛИ 14 - логический О. 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 стробирующего импульса происходит переключение сначала 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 Ч .. где х j - постоянная времени переходных 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 фотоиндуцированиой хемилюминесценции, с выхода интегрирующего усилителя 6 подается на самопишущий регистратор 7. С помощью мснохроматора 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 -lOr с. Уровень шумового

сигнала от фотоприемника снижен по сравнению с известным устройством более чем в 4,5 раза. Использование изобретения в научных исследованиях позволяет получать более достоверную информацию с фотоиндуцированной хемилюминесценции биологических объектов на клеточном и тканевом уровнях.

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

фиг 1

10

р

и

23

фиг 2