Фотоэлектрическое устройство для анализа жидкостей Советский патент 1978 года по МПК H04N7/18 

1

Изобретение относится к замкнутым телевизионным системам и может использоваться в многоканальных аналитических системах для анализа состава жидкостей, например, для определения содержания в крови глюкозы, билирубина, альбумина и других компонентов.

Известно фотоэлектрическое устройство для анализа жидкостей, содержащее резервуары с проверяемой и эталонной жидкостями, имеющие прозрачные торцовые стенки, к которым подведены волоконные световоды от источника света, волоконно-оптический преобразователь, состоящий из диска, по окружности которого расположены упомянутые волоконные световоды, вращающийся световод, против одного из концов которого установлен фотоэлектрический преобразователь, выход которого подключен к входу предварительного логарифмического усилителя, оконечные усилители с инднкатОрамн 1.

Однако известное фотоэлектрическое устройство не обеспечивает высокой точности анализа.

Цель изобретения - повышение точности анализа.

Для этого в фотоэлектрическое устройство для анализа жидкостей, содержащее резервуары с проверяемой и эталонной жидкостями.

имеющие прозрачные торцовые стенки, к которым подведены волоконные световоды от источника света, волоконно-оптический преобразователь, состоящий из диска, по окружности которого расположены упомянутые волоконные световоды, вращающийся световод, против одного из концов которого установлен фотоэлектрический преобразователь, выход которого подключен к входу предварительного логарифмического усилителя, и оконечные усилители с индикаторами, введены оптические фильтры, установленные между источником света и резервуарами, модули проба-хранение, кремниевые фотоэлементы, цифровой логический блок, синхронизирующий диск, установленный на одной оси с вращающимся световодом, к поверхности которого подведены от источника света и кремниевых фотоэлементов дополнительные световоды, причем выходы кремниевых фотоэлементов подключены к цифровому логическому блоку, выходы которого подключены к модулям проба-хранение, включенным между выходом предварительного логарифмического усилителя и входами оконечных усилителей.

На фиг. 1 дана структурная схема предлагаемого фотоэлектрического устройства; на 25 фиг. 2 изображен волоконно-оптический преобразователь, в плане; на фиг. 3 - синхронизирующий диск, вид сзади. Фотоэлектрическое устройство для анализа жидкостей содержит источник 1 света, волоконные световоды 2 (2-1/1, 2-1/2 - 2-п/1, 2-п/2, где п - число каналов, выбираемое в зависимости от требуемого количества компонентов, содержащихся в анализируемой жидкости и подлежащих анализу, причем в каждом канале используется по два световода, что определяется наличием в каждом канале двух резервуаров; одного- с проверяемой, другого - с эталонной жидкостью), оптические фильтры 3 (3- 1-3--п), резервуары 4 с проверяемой (4-1/1 - 4-п/1) и эталонной (4-1/2 - 4-п/2) жидкостями, имеющие прозрачные торцовые стенки, волоконно-оптичес.кий преобразователь 5, вращающийся световод 6, против одного из концов которого ус-таковлен фотоэлектрический преобра.зователь 1, выход которого подключен к входу предварительного логарифмического усилителя 8, синхронизирующий диск 9, дополнительные светово. ды 10, кремниевые фотоэлементы 11, выходом подключенные к цифровому логическому блоку 24;/выходы которого подключены к модулям проба-хранение 13 (13-1/1, 13-1/2 - 13-п/1, 13-п/2), оконечные .усилители 14 (14-1 -14-п) с индикаторами 15 (15- 1 -15-п), привод 16, осуществляющий вращение синхронизирующего диска. 9 и вращающегося световода 6. Оптические фильтры 3 установлены между источником 1 света и резервуарами 4, имеющими прозрачные торцовые стенки, к которым подведены волоконные световоды 2. . Волоконно-оптический преобразователь 5 (см. фиг. 2) состоит из диска, по окружности которого расположены волоконные световоды 2. В 12-канальном фотоэлектрическо.м устройстве, например, по окружности расположено 24 волоконных световода. Синхронизирующий диск 9 установлен на одной оси с вращающимся световодом 6, к поверхности которого подведены от источника 1 света и кремниевых фотоэлементов 11 дополнительные световоды 10. Поверхность синхронизирующего диска 9 (см. фиг. 3) закодиро-. вана в бинарной системе так, что одни участки отражают свет, другие - поглощают его. Так, для 12-канального фотоэлектрического устройства поверхность синхронизирующего диска должна быть разделена на 5, обычно круговых концентрических полос, которые, в свою очередь, разделены радиально на 12 полос, каждая из которых соответствует определенному каналу, и каждая из этих полос разделена на эталонную (на фиг. 3 защтрихована) и (на .фиг. 3 незащтрихована) измерительную полосы. Модули проба-хранение 13 включены между выходом предварительного логарифмического усилителя 8 и входами оконечных усилителей 14. Фотоэлектрическое устройство для анализа жидкостей работает следующим образом. Дозы исследуемой жидкости, например крови, каждая из которых предварительно обработана методом колориметрического порционного анализа применительно к различным образцам крови, поступают в резервуары. 4;-п/1, а дозы жидкости известной .концентрации, соответствующей колориметрическому а.на лизу для каждой из исследуемых доз, проходят через соответствующие резервуары 4-1/2 - 4-п/2 с эталонной жидкостью.. Свет от источника 1 через волоконные сиетоводы 2 и оптические фильтры 3 падает на прозрачные торцовые стенки резервуаров 4 с проверяемой и эталонной жидкостями, проходит через резервуары и по волоконным световодам 2 передается к волоконно-оптическому преобразователю 5. .Соотношение между излучением Рп от источника света 1 и излучением Р, поступающим на волоконно-оптический преобразователь 5 определяется законом Беера. Р РО , где а - светопоглощающая способност-ь образца жидкости; b - длина пути света в резервуаре; с - концентрация компоненты образца жидкости. Одновременно вращается синхронизирующий диск 9 и вращающийся световод 6; при каждом их обороте излучение от волоконно-оптического преобразователя в виде серий световых импульсов передается к фотоэлектрическому преобразователю, выходной ток I которого I К|Р, где К| -постоянная фотоэлектрического преобразователя, определяемая его КПД и коэффициентом усиления. С фотоэлектрического преобразователя 7 сигналы поступают на предварительный логарифмический усилитель 8, выходной сигнал которого пропорционален концентрации соответствующего компонента в образце жидкости. -losC.V) Q 10 где: К - постоянная Больцмана; Т - абсолютная температура, °С; Q-заряд электрона; I - выходной ток фотоэлектрического преобразователя. Таким образом, на выходе предварительного логарифмического усилителя напряжение пропорционально соответствующим измеренным и эталонным концентрациям жидкости. При вращении синхронизирующего диска 9 световые сигналы преобразуются в электрические с помощью кремниевых фотоэлементов 11, управляющих работой цифрового логического блока 12. Выходной сигнал цифрового логического блока 12 соответствует точному положению синхронизирующего диска 9 и вращающегося световода 6 в любой момент времени. т. е. его выходной сигнал идентифицирует тот резервуар с жидкостью, световой сигнал от которого постуйил на фотоэлектрический преобразователь в данный момент времени. Цифровой логический блок 12 предназначен для стробирования соответствующих модулей проба-хранение 13 каждого канала. Эти модули работают в двух режимах: режиме слежения за входным аналоговым сигналом и в режиме хранения величины указанного аналогового сигнала. При попадании на фотоэлектрический преобразователь 7 излучения от резервуара с эталонной жидкостью цифровой логический блок 12 переключает модуль пробахранение соответствующего канала в режим «хранение, когда модуль удерживает постоянныгл эталонное напряжение, соответствующее известной концентрации компонента в эталонной жидкости. При передаче же излучения от резервуара с исследуемой жидкостью соответствующий модуль проба-хранение работает в режиме измерения.

На входы модулей проба-хранение поступают также выходные сигналы с предварителького логарифмического усилителя 8.

При совпадении во времени сигналов с цифрового логического блока 12 и предварительного логарифмического усилителя 8 на выходе одного из модулей проба-хранение образуется сигнал постоянного тока, соответствующий эталонному напряжению, поступающему на один из входов оконечного усилителя 14 соответствующего канала, а на выходе другого модуля проба-хранение этого же канала образуется второй сигнал, превыщающий (или меньший) выщеупомянутый сигнал постоянного тока, который прикладывается к второму входу оконечного усилителя 14 этого же канала.

Выходной сигнал оконечного усилителя постоянного тока, пропорциональный разнице между фиксированным эталонным уровнем сигнала, полученным при известной концентрации компонента в эталонной жидкости, и меняющимся уровнем сигнала, соответствующим измеряемой концентрации компонента исследуемой жидкости, регистрируется индикатором 15 соответствующего канала.

Предлагаемое фотоэлектрическое устройство для анализа жидкостей имеет высокую точность и высокую скорость анализа образцов жидкости.

Формула изобретения

Фотоэлектрическое устройство для анализа жидкостей, содержащее резервуары с проверяемой и эталонной жидкостями, имеющ е прозрачные торцовые стенки, к которым подведены волоконные световоды от источника света, волоконно-оптический преобразователь, состоящий из диска, по окружности которого расположены упомянутые волоконные световоды, вращающийся световод, против одного из концов которого установлен фотоэлектрический преобразователь, выход которого подключен к входу предварительного логарифмического усилителя, оконечные уси„1ители с индикаторами, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности анализа, в него введены оптические фильтры, установленные между источником света и резервуарами, модули проба-хранение, кремниевые фотоэлементы, цифровой логический блок, синхронизирующий диск, установленный на одной оси с вращающимся световодом, к поверхности которого подведены от источника света и кремниевых фотоэ-лементов дополнительные световоды, причем выходы кремниевых фотоэлементов подключены к цифровому логическому блоку, выходы которого подключены к модулям проба-хранение, включенным между выходом предварительного логарифмического усилителя и входами оконечных усилителей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент Англии № 946822, кл. Н 3 F, 15.01.64.