Устройство для измерения фотоиндуцированной хемилюминесценции биологических объектов

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИ Х

РЕСПУБЛИК

Н9> (> i

4(51} G 01 N 21/64

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕПЫ:ТВУ г

4 фя ;;, -, ю с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ll0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3683541/24-25 (22) 02.01.84 (46) 23.05.85..Бюл, 11 19 . . (72) В.И.Белоиваненко и В.Б.Владимиров (71) Институт биологии южных морей им. А.О,.Ковалевского (53) 535.242(088.8) (56) 1, Берестовскнй Г.Н. и др.

Установка для исследования динамики обратимых изменений оптических свойств нервной клетки при одиночном возбуждении. - "Цитология", т. 10, 1968, 11 7, с. 916-921.

2. Авторское свидетельство СССР

11 249679, кл. G 01 N 21/64, 1967 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ФОТОИНДУЦИРОВАННОЙ ХЕМИЛ10МИНЕСЦЕНЦИИ

БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ, содержащее источник напряжения, источник свето вых 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 вспомогательным 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 индуцированного излучения, причем выход формирователя стробнрующих импульсов соединен с первыми входами логических элементов И и ИЛИ, а также с входом элемента задержки, выход которого соединен с вторыми входами логическим элементов И и ИЛИ, выход логического элемента И соединен с управляющим входом основного ключевого элемента..

11574

Изобретейие относится к технике биофиэических исследований, в част-. ности к устройствам для измерения фотоиндуцированной хемилюминесценции биологических объектов, и может S быть использовано в биологии для исследования фотосинтетической активности водорослей, оценке продукционной способности фитопланктона, а также в медицине для диагностики 1п некоторых заболеваний.

Известны устройства для измерения фотоиндуцированной хемилюминесценции биологических объектов с дисковыми прернвателями возбуждающего светового потока и механической разверткой затухания во времени fl) .

Биологический объект освещается прерывистым возбуждающим светом через вращающийся дисковый прерыватель, а интенсивность послесвечивания региструется фотоприемником через другой дисковый прерыватель в паузах между световыми вспышками.

Развертка исследуемого послесвечения 5 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 фотоинду" цированной хемилюминесценции биоло- 35 гических объектов, содержащее источник напряжения, источник световых вспышек, оптически связанный через оптическую систему с фотоприемником индуцированного излучения; выход 40 которого через ключевой элемент соединен с интегрирукнщим усилителем, к выходу которого подключен регистратор, причем источник световых вспышек также оптически связан с вспомо- 45 гательным фотоприемником, подключенным к входу формирователя стробирую. щих импульсов (2) .

Недостатком известного устройства 50 является то, что при изучении индуцированного послесвечения биологических объектов с сильной флуоресценцией (растительные ткани клетки) точность измерения из-за переходных 55 процессов на фотоприемнике снижена.

При этом отсутствие защиты от световых перегрузок сказывается на флуктуации темнового тока и чувствительнос- ти приемника исследуемого излучения, Цель изобретения - повышение точности. измерений,эа счет снижения уровня помех от переходных процессов.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения фотоиндуцированной хемилюминесценции биологических объектов, содержащее источник напряжения, источник световых .вспышек, 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 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 вспышек, оптически свяэанньМ через оптическую систему 3 с фотоприемником 4 индуцированного излучения,. выход которого через ключевой элемент 5 соединен с интегрирующим усилителем 6, к выходу которого подключен регистратор 7, причем источник 2 световых вспышек также оптически связан с вспомогательным фотоприемником 8, подключенным к входу формирователя 9 стробирующих импульсов, дополни I pJlbHhN ключевой элемент 10, инвертор 11, элемент! г4

l2 задержки, логи егкий элемент И

13 и логический элемент ИЛИ 14, выход которого через инвертор ll соединен с управляющим входом дополнительного ключевого элемента 10, через который выход источника 1 напряжения подключен к управляющему входу фотоприемника 4 индуцированного излучения 4, причем выход формирователя 9 стробир ющих импульсов соединен с первыми входами логических элементов И 13 и ИЛИ 14, а также с входом элемента 12 задержки, выход которого соединен с вторыми входами логических элементов

И 13 и ИЛИ 14, выход 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 (9В ?5Вт) и дискового обтюратора 16 с углом раскрытия

25 . Обтюратор приводится во вращение электродвигателем 17 с помощью регулятора 18 оборотов, Последний позволяет устанавливать скорость вращения обтюратора в диапазоне 300—

3000 об. в минуту. Оптическая система 3 состоит иэ люминесцентного микроскопа 19 и монохроматора 20.

ЗО

Может быть подключен также контрольный осциллограф 21.

Устройство работает следующим образом.

Возбуждающее излучение от источника 2 световых вспышек, сформированное оптическими элементами люминесцентного микроскопа 19, попадает на исследуемый обьект, расположенный на 4О предметном столике микроскопа, и возбуждает 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 работы формирователя 9 стробиипульсов 50 и развертки контрольного осциллографа 21. Формирователь 9 стробируюшего импульса вырабатывает импульсы стробирования (диаграмма 22, фиг, 2) и осуществляет их временную привязку И по длительности и задержкеЧ;„„ и 1 „„

"1 относительно сигнала синхронизации (диаграмма 23 1, что контролируется! Я 4 осциллографом 21!фиг. 11, Формирователь 9 стробирующих импульсов выполнен в виде двух последовательно включенных ждущих релаксационных генераторов с регулируемыми длительностями импульсов и обеспечивает на выходе временную задержку стробирующих им4 -л пульсов 1. 10 — I 10 с и их длительность 2,5 10 — 5 10 с, При отсутствии сигнала с выхода формирователя 9 стробирующих импульсов на выходах элементов И 13 и

ИЛИ 14 — логический "0". 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 строблрующего импульса происходит переключение снача-! ла 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 >ALE где. — постоянная времени переходп.n ных 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 фотоиндуцированной хемилюминесценции, с выхода интегрирующего усилителя 6 подается на самопишущий регистратор

7. С помощью монохроматора 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 1Π— ) ° )О с. Уровень шумового

1157418 сигнала от фотоприемника снижен по сравнению с известным устройством более чем в 4,5 раза. Использование изобретения в научных исследованиях

5 позволяет получать более достоверную информацию с фотоиндуцированной хемилюминесценции биологических объектов на клеточном и тканевом уровнях.

1!57418

Составитель А.Чурбаков

Редактор О.Юрковецкая Техред М.Гергель Корректор A.Обручар

Заказ 33S9l41 Тираж 892 Подписное

RHHHIIM Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1I303S, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал IVIIIII "Патент", г. Увгород, ул. Проект:, ан,