Устройство для автоматического измерения радиоактивности меченых биополимеров Советский патент 1979 года по МПК G01T1/20 G01T7/00 

Изобретение относится к измерительной технике, используемой преимущественно в молекулярной биологии для исследования физико-химических свойств клеточных структур посредством измерения радиоактивности проб меченых биополимеров в жидком сцинтилляторе.

Известно устройство для автоматического измерения радиоактивности меченых биополимеров, содержащее источник с пробами меченых биополимеров в водном растворе, насос для последовательной подачи проб в смеситель, соединенный с устройством для подачи сцинтиллятора, измерительную проточную кювету в камере детектирования радиоактивности, спектрометр и блок регистрации 1.

Недостатками устройства являются низкая эффективность измерения радиоактивности из-за наличия в счетном растворе воды и ионов солей, гасящих световые вспыщ: ки в сцинтилляторе, и неточность измерения из-за присутствия в пробах меченых низкомолекулярных предщественников.

Ближайшее техническое решение к предложенному-устройство для автоматического измерения радиоактивности меченых биопо:

лимеров, содержащее холодильную камеру систему транспортирования проб в контейнерах и измерительный блок с камерой детектирования радиоактивности проб в контейнерах 2.

В этом устройстве не все операции автоматизированы, например, подготовительно-заключительные, поэтому точность измерений невысокая.

Цель изобретения - снижение трудозатрат, повыщение точности и ускорение измерения путем изменения его технологии.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматического измерения радиоактивности меченых биополимеров, содержащее холодильную камеру, узел транспортировки проб в контейнерах и измери5тельный блок с камерой детектирования,введены блоки кислотного осаждения биополимеров на частицах диатомита и забора осажденных проб из контейнеров, блок фильтрации, суспендирования осадка, растворения биополимеров и передачи сцинтилляционной счетной смеси в камеру детектирования.

Такое выполнение устройства позволяет изменить технологию измерения и автоматизировать большее число операций.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства. --;.-,- .Устройство для автоматического измерения радиоактивности меченых биополимеров содержит: холодильную камеру с холодильным агрегатом (не показаны), узел транспортировки проб в контейнерах, измерительный блок с камерой детектирования, блоки кислотного осаждения биополимеров на частицах диатомита и забора осажденных проб из контейнеров, блок фильтрации, суспендирования осадка, растворения биополимеров и передачи сцинтилляционной счетной смеси в камеру детектирования.

Узел транспортировки проб в контейнерах включает в себя приводной механизм 1, вал 2, сменный штатив 3 с двумя концентрическими рядами контейнеров 4 для размещения радиоактивных проб. „

Блок кислотного осаждения составлен из емкости 5 для раствора соосадителя, емкости 6 для раствора трихлоруксуснОй кислоты с диатомитом, снабженной магнитной мешалг кой 7, блока пневмодозаторов 8 с электромеханическим приводом 9, подключенного к магистралям 10, 1 сжатого углекислого га за со стабилизированным давлением и вакуума. Блок пневмодозаторов 8 имет трубопроводы для подачи растворов соосадителя и трихлоруксусной кислоты с диамитом в контейнеры 4, представляющие собой гибкие шланги 12, 13. Концы шлангов 12 и 13 и рабочий орган 14 мешалки (не показана) скреплены с подвижным элементом 15 механизма 16 возвратно-поступательного перемещения и корректировки их положения относительно контейнеров 4.

Блок забора осажденных проб из контейнеров 4 содержит трубопроводы забора и подачи осажденной пробы и промывающего раствора трихлоруксусной кислоты, также представляющие собой шланги 17, 18. Концы шлангов 17 и 18 и рабочий орган 19 механической мешалки (не показана) скрепленЫ с подвижным элементом 20 механизма 21 возвратно-поступательного перемещения и корректировки их положения относи.-, тельно контейнеров 4 с осажденной пробой. Блок фильтрации, суспендирования осадка, растворения биополимеров и передачи сцинтилляционной счетной Смеси в камеру детектирования содержит емкость 22 для

промьшающего раствора трихлоруксусной кислоты, емкость 23 длясуспензии диатомита в растворе трихлоруксусной кислоты, снабженную магнитной мешалкой 24, емкость 25 для растворителя (смеси раствора гиамйна в метаноле с толуольным сцинтилляторОм) и емкость 26 для толуольного сцинтиллятора, блок 27 пневмодозаторов с общим электромеханическим приводом 28, подключенный к магистралям 10 и 11, шлангу 18 для промывающего раствора трихлоруксусной кислоты, к шлангам 29 и 30 для

суспензии диатомита и для последовательной подачк растворителя и сцинтиллятора соответственно.

Блок содержит щестиходовой распределительный вентиль 31 с электромеханичесknu приводом 32 для последовательного соединения центрального канала (и шланга 33) через канал 34 с атмосферой, а через остальные канальг- с емкостями 35, 36для спирта и воды, со шлангами 29 и 17, с емкостью 37 для спиртово-диоксанового раствора.

Блок содержит фильтровальную камеру 38 с фильтрующей перегородкой 39, верхняя полость 40 которой соединена с трубопроводом 41, через трехходовой вентиль 42 с шлангом 33, а шлангом 43 с камерой детектирования. Нижняя полость 44 соединена шлангом 45 через трехходовой вентиль 4В со шлангом 30, а шлангом 47 - с емкостью 48 для отсасывания фильтрата. Емкость 48 шлангом 49 соединена с вакуумным насосом 50, к которому через редуктор 51 подсоединена также магистраль 11. Трехходовые венгили 42 и 46 снабжены приводом 52 синхронного их переключения, связанным с электромеханическим приводом 28. Фильтровальная камера 38 снабжена электроприводом 53 ее переворота. Нижняя ее полость 44 содержит датчик 54 заполнения полости 40 раствором трихлоруксусной кислоты.

Камера детектирования включает в себя измерительную кювету 55, в верхнюю часть которой введены шланги 43 и 56, а в нижнюю - шланги 57 и 58.

Шланг 57 через двухходовой вентиль 59 с электромеханическим приводом 60 соединен с магистралью 10. Шланг 58 через двухходовой вентиль 61 соединен с емкостью 62 для слива измеренной счетной смеси. Шланг 56 через трехходовь1е вентили 63 и

64соединен с магистралью 10 и шлангом

65через вентиль 63 подключен к емкости

66для промывающего раствора, соединенной с магистралью 10. Вентили 61, 63, 64 снабжены общимэлектромеханическим при. водом 67, причем вентиЛь 64, установлен .с возможностью соединения полости кюветы 5 55 с атмосферой.

Измерительный , блок имеет два фотоумножителя 68 и 69 с предусилителями (не показаны), выходы которых подключены к спектрометру совпадений 70, программный блок 71 и блок управления 72, электрически связанные между собой и с электромеханическими приводами 1, 9, 28, 32, 53, 60,

67и их микровыключателями (не показаны) мешалками 7, 24 механизмами 16, датчиком 54, с электроконтактными манометрами 73 (в магистрали 10) и 74 (в магистрали 11), и С холоДйльнь1м агрегатом (не показан).

Магистраль 10 соединена через редуктор 75 с емкостью 76, заполненной углекислотой. Трубопроводы выполнены..в виде полиэтиленовых и фторопластовых гибких шлангов. Устройство работает следующим образом. В первый контейнер 4 с пробой при срабатывании механизма 16 возвратно-поступательного перемещения вводятся рабочий орган 14 мешалки и концы шлангов 12 и 13, по которым от блока дозаторов 8 из емкостей 5 и 6 подаются дозы раствора соосадителя и суспензии диатомита в трихлоруксусной кислоте. После перемешивания концы шлангов 12 и 13 и рабочий орган 14 мешалки поднимаются, и процесс повторяется для второго контейнера после поворота штатива 3. После кислотного осаждения первый контейнер попадает на позицию, в которой производится- введение рабочего органа 19 мешалки и концов шлангов 17 и 18 в контейнер, а после перемешивания содержимое контейнера, равно как и поступивший по шлангу 18 из емкости 22 через соответствующий дозатор из блока 27 промывающий раствор, забираются. По шлангу 17 проба подается через шестиходовой вентиль 31 и далее по шлангу 33 через вентиль 42 и шланг 41 шлангу 33 через вентиль 42 и шланг 41 - в полость 40 камеры 38. Камера предварительно продувается воздухом через .канал 34, промывается спиртом из емкости 35, водой из емкости 36. На фильтрующей перегородке 39 камеры предварительно формируется изолируюший слой диатомита из суспензии его в трихлоруксусной кислоте, поступающей по шлангу 29 из емкости 23 через соответствующий дозатор блока 27 и через шестиходовой вентиль 31. Перед заполнением суспензией диатомита фильтрующей камеры 38 последняя переворачивается приводом 53, а после срабатывания датчика 54 заполнения она тем же приводом возвращается в исходное положение, производится полное отсасывание жидкой фазы суспензии через вентиль 46 в емкость 48, после чего камера снова переворачивается и поступившая в полость 40 суспензия пробы отфильтровывается при возвращении камеры после ее заполнения в исходное положение. После полного отсасывания жидкой фазы пробы камера 38 вновь переворачивается и в нее поступает промываюший раствор из контейнера 4, подаваемый в него для промывки и, после срабатывания датчика 54 камера 38 возврашается в исходное положение, а промывающий раствор полностью отсасывается. Затем камера 38 вновь переворачивается, и в нее поступает спиртово-диоксановый раствор из емкости 37 для удаления воды и ионов кислоты из осадка и для улучщения условий суспендирования о.садка. После этого камера 38 соединяется вентилем 31 с атмосферой. вследствие чего происходит отсасывание. спиртово-диоксанового раствора в емкость 48 после возврата камерь 38 в нормальное положение. Затем вентили 42 и 46 переключаются и из емкости 25 через дозатор блока 27, по щлангу 30, через .вентиль 46 в камеру 38 подается доза растворителя, поток которого суспендирует осадок на фильтрующей перегородке 39 и растворяет биополимеры. Из емкости 26 через дозатор блока 27 по щлангу 30 подается дойа сцинтиллятора (без воздушной разрядки вслед за дозой растворителя) , которая вытесняет суспензию с растворенными биополимерами из полости 40 через вентиль 42 по шлангу 43 в измерительную кювету 55. В кювете 55 короткими им.пульсами сжатого углекислого газа из магистрали 10 через вентиль 59 с электромеханическим приводом 60, задающим длительность ймп льсов, по щлангу 57 производится перёмещивание содержимого для получения однородной счетной смеси и продувка для удаления растворенного в счетной смеси кислорода воздуха и для нейтрализации гиамина с целью быстрого подавления хемилюминесценции. После этого производится детектирование радиоактивности и автоматическая запись результата спектрометром совпадений 70. Затем счетная смесь по трубопроводу 58 через вентиль 61 поступает в емкость 62 под давлением сжатого углекислого газа, подаваемого по шлангу 56 через вентили 63 и 64 из магистрали 10. После удаления счетной смеси вентиль 63 переключается для соединения со шлангом 65, по которому в кювету 55 подается промывающий раствор. После промывки кюветы 55 вентиль 64 соединяет ее с атмосферой для устранения избыточного давления в ней. Далее процесс повторяется для следующей пробы. Выполнение одного цикла операции достигается за 100 си определяется временем детектирования j5-излучения, которое, для получения статистически достоверных результатов, составляет в .поставленных условиях 60 с, временем заполнения кюветы счетной смесью, продувки ее углекислым газом, удаления ее и промывки палости кюветы. В предлагаемом устройстве Параллельно выполняются три операции: кислотное осаждение биополимеров в пробе, фильтрация осажденной пробы и детектирование JS-излучения в кювете, благодаря чему значительно сокращается общее время измерения радиоактивности меченых биополимеров. Надежность работы устройства обеспечивается системой автоматического контроля пространственного положения элементов работающих блоков, давления в нневмомагистралях и завершенности процессов фильтрации с помощью датчика,заполнения. При обнаружении неисправности индицируется ее . : s.y«...vv.,,..,. . ---- . местонахождение и остан ЁЛй-б ется программный блок, а пбслё устрШёнйя неисправности работа устройства может быть продолжена без потери той пробы, в момент обработки которой была выявлена неисправность. При незавершенности процессов фильтрации (например, в случае перегрузки пробы биоматериалом) остановка программного блока продолжается до полного отсасывания жидкой фазы из фильтровальной камеры, после чего срабатывает датчик запол,нения и возобновляется работа программного блока....; Формула изобретения Устройство для автоматического измерения радиоактивности меченых биополимеров. 8 содержащее холодильную камеру, узел транспортировки проб в контейнерах и измери- . тельный блок с камерой детектирования, отличающееся тем, что, с целью повышения трчности и ускорения измерения путем изменения его технологии, оно содержит блоки кислотного осаждения биополимеров на частицах диатомита и забора осажденных проб из контейнеров, блок фильтрации, суспендирования осадка, растворения биополимеров и передачи сцинтилляционной счетной смеси в камеру детектирования. Источники информации, принятые во внимани пр1и экспертизе 1.Патент США № 3816743, кл. 250-1065 1971. 2.«Liquid Scintillation Systems Проспект фирмы uclear Chicago, США.