Устройство для испытания химических соединений Советский патент 1982 года по МПК G01N33/54 

Изобретение относится к -исследованию хиглических соединений на биологическую активность электрометрическим методом и может быть использовано для серийных испытаний химических соединений на АТФ-азную активность .

Известно устройство для исследования веществ электрометрическим способом, содержащее насос, подключенный к поглотительному сосуду с мешалкой, и последовательно соединенные электродный блок, рН-метр, подключенный к датичку температуры, блок титрования, дозатор с электромагнитными клапанами, счетчик импульсов, цифроаналоговый преобразователь и блок регистрации JjT .

Недостатками этого устройстваявляются малаяпроизводительность и низкая точность, объясняемая тем, что операции, касающиеся приготовле- ния, дозирования и .смешивания произ- водится в ручную. Кроме того, измерительные электроды электродного блока могут иметь идентичные характеристики при использовании их при .многоканальном измерении, что также снижает точность устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для испытания xи ичecкиx соединений, содержащее блок управления, подключенный входом к одному из. выходов блока задания програмьол, а соответствукидими выходами - к входам транспортного блока,.блока испытываемых химических соединений, блока

10 задания программы, форг-шрователя импульсов и логического блока, технологический блок, один из входов . которого соединен с первым выходом блока испытываемы}: к г тческих. соеди15нений, адругие входы - с выходами блока дозаторов, транспортного блока, и блок перемешивания, связанного входом с выходом блока задания програмглы и входом блока дозаторов,

электродный блок, установленный на выходе технологического блока и подключенный одним выходом к первому входу усилителя, а другим - к одному из входов первого KONUviyTaTopa, другой вход которого соединен с первым Jыxoдoм распределителя импульсов, связанного входом с выходом Формирователя шушульсов, а выходом через второй кo -1мyтaтop с блоком коррекции,

-30 выход которого подключен к соответствующему входу усилителя, аналогоцифровой преобразователь, связанный входом с выходом усилителя, первым выходом - с входом блока коррекции, а BTOpHj-i выходом - с входом логического блока, соединенного выходом с первым входом блока индикации, второ и третий входы которого подключены к выходам блока задания программы и транспортного блока соответственно, при этом один выход первого комг.1утатора соединен с соответствующим входом усилителя, а другой выход с соответствующими входами блока задания программы и блока регистрации, подключенного другим входом к выходу блока испытываемых химических соединений, а выходом - к форг-шрователю импульсов 2 . Недостатком этого устройства является относительно низкая эффективность, обусловленная отсутствием воз можности определять АТФ-азную активность, а также активный транспорт кальция, так как не производитанализ кинетики процесса. Цель изобретения - повышение эффективности, устройства за счет расширения функциональных возможностей и повьииения производительности. Указанная цель достигается тем, ; что устройство дополнительно содержит третий коммутатор, один вход которого соединен с выходом блока зада ния программы, а другой вход - с выходом логического блока, и арифметический блок, первым входом подключенный к выходу третьего коммутатора а BTOpbtti входом и выходом - к блоку регистрации. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для испытания химических соединений; на- фиг. 2 - блок-схема арифметического блока; на фиг. 3 временная последовательность операций при испытании одного химического соединения. Устройство состоит из блока 1 управления, блока 2 задания програгф ы транспортного блока-3, логического блока 4, блока 5 испытываемых химических соединений, технологического блока 6, блока 7 регистрации, первого коглглутатора 8, блока 9 индикации, блока 10 перемешивания, блок 11 дозаторов, электродного блока 12 усилителя 13, блока 14 коррекции, аналого-цифрового преобразователя 1 второго коммутатора 16, распределителя 17 импульсов, формирователя 18 импульсов, третьего коммутатора 19 и арифметического блока 20, который собран из стандартных унифицирован ных узлов. Арифметический блок 20 состоит из г/1икрокалькулятора 21, предназначенного для непосредственного вьшол нения арифметических действий, логических элементов ИЛИ 22, 23 и 24, элементов И 25, 26 и 27, триггера 28, дешифратора 29, генератора 30,счетчика 31 и распределителя 32 импульсов . Усилитель 13 формирует аналоговый сигнал от электродного блока 12 для аналого-цифрового преобразователя 15 с учетом температурной поправки от датчика температуры Электродного блока 12 и с учетом поправки блока 14 коррекции. Блок 7 регистрации фиксирует время, номер испытуемого химического соединения и активность По величине f-rg- г где D - доза вносимого препарата (ДТФ) рН пересчитывается в единицы концентрации ионов водорода в арифметическом блоке 20 с учетом концентрации испытуемого соединения. В каждую ячейку технологического блока при проведении испытаний вносится соответствующие концентрации химических соединений. Первый коммутатор 8 подключает соответствую дие измерительные электроды блока 12 на вход усилителя 13, а состояние первого коммутатора 8 определяется блоком 1 управления. Второй коммутатор 16 подклю чает соответствующие подстроечные элементы блока 14 коррекции в цепь обратной связи усилителя 13. Логический блок 4 содержит элементы по числу разрядов аналого-цифрового преобразователя 15, Блок 9 индикации отображает информацию о положении транспортного блока 5, режимы работы блока 11 дозаторов и значение рН растворов. Эта информация необходима для контроля работы, а также при настройке или наладке устройства. Блок 11 дозаторов состоит из многоканальных перистальтических насосов - дозаторов. Транспортный блок 3 выполняет операции по перемешиванию контейнеров с измерительными ячейками, находящимися в технологическом блоке 6 в горизонтальном или вертикальном направлениях (в вертикальном направлении погружения электродов в измерительные ячейки, в горизонтальном - для отвода контейнера с измерительньоми ячейками на позицию мойки и стерилизации). Формирователь 18 импульсов управляет работой распределителя 17 импульсов, задавая частоту опроса каждый электродной паре fi цикле измерения и время между циклами измерения, которые задаются от блока 1 управления. Блок 5 испытуемых соединений предназначен для проведения серийных разведений раствора химического соединения, поступившего в блок и вьщачи в технологический блок б этой серии растворов, а в блок 7 регистра. ции - номера химического соединения

При проведении экспериментов используются четыре реагента (инкубационная смесь, раствор SR-саркоплазматического ретикулума, раствор АТФ раствор CaClj) и раствор испытуемого химического соединения.

Устройство работает следукяцим образом.

Блок 1 управления формирует команды транспортному блоку 3, запускает блок 2 задания программы, который в свою очередь формирует команды блоку 11 дозаторов и блоку 10 перемешивания.

Транспортный блок 3 перемещает контейнер с измерительными ячейками (по количеству концентраций хигдачёскрго соединения) в рабочую позицию. Блок 11 дозаторов осуществляет серийное разведение испытуемого химического соединения, поступившего в блок 5 испытуемых соединений, и затем в каждую измерительную ячейку вводит в заданной, последовательности инкубационную смесь, SR и дозу испытуемого химического соединения. Затем включается блок 10 перемешивания в течение 20-30 с, после чего смесь инкубируется в течение 20 мин при 37iO,l°C, что определяется блоком 2 задания программы. Затем в измерительные ячейки поочередно блоком 11 дозаторов добавляется раствор АТФ, а через 0,5 мин (время, в течение которого отрабатывается вульгарная АТФ-аза)вводится раствор.

После этого идет поочередное измерение ячеек с содержимым. Электроды блока 12 поочередно погружаются в измерительные ячейки, включается блок 10 перемешивания, распределитель 17 импульсов устанавливается формирователем 18 импульсов в первое положение, первый коммутатор 8 под-, ключает первую пару электродов блока 1 на вход усилителя 13, второй коммутатор 16 подключает первую пару подстроечных элементов блока 14 коррекции в цепь обратной связи усилителя 13 и на второй вход логического блока 4 с аналого-цифрового преобра.зователя 15 поступает код, соответствующий значению рН в первой измерительной ячейке технологического блока 6. На второй вход логического блока 4 и на вход блока 5 испытуемых химических соединений поступают разрешающие сигналы от блока 1 управления, при этом блок регистрации фиксирует время, номер исгитуемого химического соединения и его концентрацию. Время определяется электронными часами блока 7 регистрации при поступлении сигнала от блока 5. Время линейного нарастания рН при введнии составляет обычно 5-20 с, поэтому для определения этого линейного участка достаточно сделать два дискретных измерения. Это управление измерением осуществляется третьим коммутатором 19 по сигналам от блока 2 задания программы. Пропускают сигналы с логического блока 4 третьим коммутатором 19 через арифметический блок 20. С приходом первого сигнала от третьего KOMiviyTaTOра 19 через элемент ИЛИ 22 перебрасывается триггер 28 в единичное состояние. После этого иьтульсы от генератора 30через элемент И 25 поступают на счетчик 31 импульсов и распределитель 32. Число импульсов в серии, т.е. коэффициент пересчета этого счетчика, выбирается равным максимальному числу необходи мых операций, выполняемых калькулятором 21 над вводимой в него информацией. После поступления каждой серии импульсов в распределитель 32 сигнал переполнения от счетчика 31 устанавливает триггер 28 в нулевое состояние. Сигналы с выхода распределителя 32 .через элемент ИЛИ 23 разрешают ввод значений рН к времени At через элемент И 26 и дешифратор 29 в калькулятор 21. Указанные сигналы через элемент ИЛИ 24 поступают на элементы И 26 от соответствуюг-дих блока 7 и коммутатора 19. Сигналы от распределителя 32, непосредственно поступающие в калькулятор 21, осуществляют необходимые операции для вычисления активности (А) по следующей зависимости

А гч И

А ° при этом значение D const д т и

предварительно вводится в регистр памяти микрокалькулятора 21. После вычисления значения Л по сигналу от распределителя 32 через элементы И 27 информация поступает в блок 7 регистрации.

По окончании режима измерения бло 7 регистрации запускает формирователь 18 импульсов, который устанавливает распределитель 17 импульсов во второе положение, первый коммутатор 8 подключает вторую пару электродов блока 12, подключает вторую пару подстроечных элементов блока 14 коррекции в цепь обратной ::вязи усилители 13. При введении во вторую ячейку раствора СаС начинается измерение влияния второй концентрации испытуемого химического соединения, затем третьего ч т.д.

Применение изобретения позволяет ловысить производительность при ог.65 ределении биологической активности химических соединений без применения дополнительной аппаратуры для оп ределения АТФ-азной активности. Формула изобретения Устрор ство для испытания химических соединений, содержащее блок управления, подключенный входом к одно му из выходов блока задания программы, а соответствующими выходами - к входам транспортного блока, блока ис пытываемых химических соединений, блока задания программы, формирователя импульсов и логического блока, технологический блок, один из входов которого соединен с первым выходом блока испытываемых хиглических соединений, а другие входы - с выходами блока дозаторов, транспортного блока и блока перемешивания, связанного входом с выходом блока задания программы и входом блока дозаторов, электродный блок, установленный на выходе технологического блока и подключенный одним выходом к первому входу усилителя, а другим - к одному из входов первого коммутатора, другой вход которого соединен с первыг-i выходом распределителя импульсов, связанного входом с выходом формирователя импульсов, а выходом через второй коммутатор - с блоком коррекции, выход которого подключен к соответствующему входу усилителя, аналого-цифровой преобразователь, связанный входом с выходом усилителя, первым выходом - с входом блока коррекции , а вторым выходом - с входом логического блока, соединенного выходом с первым входом блока индикации, второй и третий входы которого подключены к выходам блока задания программы и транспортного блока соответственно, при этом один выход,первого коммутатора .соединен с соответствующим входом усилителя, а другой выход - с соответствующими входами блока задания программы и блока регистрации, подключенного другим входом к выходу блока испытываемых. химических соединений, а выходом к формирователю импульсов, отличающееся тем, что, с целью повьлиения эффективности устройства за счет расширения функциональных возмолсностей, оно дополнительно содержит третий коммутатор, один вход которого соединен с выходом блока задания программы, а другой вход - с выходом логического блока, и арифметический блок, первытл входом подключенный к выходу третьего коммутатора, а вторым входом и выходом к блоку регистрации. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 527845, кл. G 01 N 31/16, 1974. 2,Авторское свидетельство СССР № 748249, кл, G 01 N 31/14, 1978.

Кбл.7

1 - 1