Патент ссср 422005
О П И С А Н И Е 422005
ИЗОЬРЕТЕН ИЯ(н дато снам свм лльствю
Зависимое от явт, свидетсльствя— (.
Заявлено 03.07.72 1804178. 18-24
\ 1 Кл, G 06о 7г60! !. с присоед!шепнем заявки—
Гасударственный комитет
Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
П риоритет—
Опубликовано 30.03.74. Бюллетш(ь v¹ 12
Ъ,:1К 681.333(088.8) Д !та OIIx oли ковя иия Они(. и и я 21.1.75
Автор изобретения
Л. С. Валеева
Казанский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. В. И. Ульянова (Ленина) 3 cl я в и т с,1 ь
УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОГЕНЕЗА
В ЬИОЛОГИЧЕСКОЙ МЕМЬРАНЕ
Изобретен!10 относится к области электрического моделирования, может оыть использовано для моделирования электрогенсза н биологической мембране в сопряжении с энергетическими процессами и позволяет полу IIITI> информацшо î ii !(0Topblx особенностях ав иционироваиия моделируемого объекта.
В извсстшях устройствах на электрической .»одели рассматривают возможность возб, ждсиия иотсчщиала действия (тока через мембрану) ll(с помощью внешнего импульса тоКс), Я ПУT(З1 КРс!ТКОВРЕXIЕНI!ОГО 11ЗМЕIIСНИ11 Па†рамстров системы (емкости, ироводимосги1, т, (. ПосрсдстВОм параметрического Возо»ждения. . ) i(В! I В с! Г I (I I Т! 1 а )1 -) Л С КТ Р И (. С К сl Я С X (. 3! сl 3 I С З1() РЯ III 1 (, 011(. И II() ИСИО 1 ЬЗ) CTCH, (. СГIИ I I 1Â(С I ll Ь! . 1 и()о 1 ()i(ll ка )к,того 1) II;ja Iiollcl, .111()0 l! РОВОДВЗ)ОСТИ I! Х Ксl Пcl ЛОВ, В ()I! ЫТсl Х ж(., Ксl К 1!PI! В! I.10, юш(ыс то «I неразличимы, а проводи..»осг;1 отдельных ll(7! IIII каналов неизвестны, иоiToму электрическая схема нс позволяет наг«я„(ио моделировать прохождение носителей заряда через мембрану, а также эисрге ilK) элсктрогснеза.
Цель изооретения — расширение класса решаемых устройством задач.
Цель достигается благодаря введению в
СЫЧУ фотОЭЛСМСИта, ИСТОЧНИКОВ Пптянсн), вкл(оч(III>lx г1осг!Сдоватслыю-встречно. I !Ici::oльзоваиию В качестве !источника внешнего возмуlljcIIIIH монохроматичсского светового потока (из квантов одинаковой энергии).
Пре jëàãa(. Мое устройство моделирует по,) тенциалы покоя и действия, рсфракторно "ть, условия возникновения тока через мембрану, порог раздражения в сопряжении с энергетическими процессами, позволяет изучить зазисимость проводимости мембраны от мсмбр llllu ного потенциала. . стройство может быть примеHåíî для из» чсиllÿ элементов сетча",êll глаза, ответственных завосприятис цвсгов, На чертеже приведена электрическая сыма предлагаемого устройства, 15 Устройство содержит фотоэлемент 1, источник питяги(я ), пот(ициоз!стр, ), регистрирующий прибор -1, Iia»pil»op вольтметр, реги(ТРИРУ!OIII II I! 11PII()OP;), 11111P II XIOР ГЯЛЬВЯПОМСТР
2() ОсиОВны м э,1смсн 1 Ом (x(. (Ihl 11 В.1яется фотоэлемент 1 с фотокатодом 6 и анодом 7, имиТ1!р, loijjII É з(с:)I() pa i, )1сжд i катодом )l а!!одом с помощью Ilñòo÷!IIII(08 питания создается электрическое поле. причем изменениек!
95 П0.10жеппс! ДВИЖ!(сl ПОТЕНЦИОЗ1СТРЯ (ДИСI(РСТио или плавно), являющегося аналогом сопротивления мембраны, можно изменять нс только величину разности потенциалов (потсчщи л мембраны). ио и ток (трансмсмбраизо иый ток). Это возможно потому, что исгоч422005 ники пита.ния (э. д. с. p23»o»a»pa»ëert ibl;(»0»HbI (потоков) вкл!очс»ь! Iia»cjpe Jp)< ), В Ka ПОЛЬЗУIОТ ПОТОI(МО!10)(РОМЯТИ !ССКОГО CBCT(l. Работа устройства согласована с соврсмснkIoH мембран»о-ионной теорией Возбуждс»<21!. Разность потенциалов между катодом» 2»оДОМ (ПОТСНЦИЯЛ МЕМОР2»Ы)»3)!ЕРЯ!ОТ С !Омощью регистрирующего прибора 4 (во;п,т Определение порога раздра?кения (»opotoBoH энергии, нсобход»мой для переноса заряда через мембрану) Возмущение (paappa»(e»»e) на систему»е. редается в виде квантов световой энер и»; эта энергия приводит в движение частицы в виде потока электронов (аналогов носителей заряда) Кинетическая энергия фогоэлектронов 1/2пг V где пг — масса, V — скорость электрона, равна разности между энергией кванта /г и работой выхода электрона »з металла, \ —,, — <»17- = Ir > — У. Из урЯВнен»я (1) Б»д»0, ITQ cKopocTL фсгсэлектронов о»редслястся только частотой све тoBol 0 излучения, 11р» условии, т17 =- (> существует <(крас»яя граница» фотоэффс>(12, она соответствует свету, велична квантов которого равна работе выхода электрона из металла /г <, = Т. Поэтому свет меньшей частоты не в состоянии вызвать фотоэффект, Для фотокятода существует грани шая ми »!п(альная частота лучистого потока (порог раздражения), способного вызвать фотоэм»cc»io электронов, т. с. поток частиц-носителей заряда. Из уравнения (1) следует, !то >НСРГ»1! РЯЗДРЯЖС»ИЯ, ПРИХСДЯ1112SIСЯ lit! PĻ— »!щу переносчика заряда, не дол?кна о гт; .,!(»Вше»екоторой пороговой величины рабсТЫ В»!ХОДЯ а1»ЯЛОГ СОСТЯВЛЯ!ОIЦЕИ IIOPOI 0»0» энергии, нсобход»м(>й для изме»сIt»»»ро1) . Формула (() выра?кает энергио, необход»мую для»ривсде»»я В дгижен»с перс»ос»гка :!(!ряда, созда!ощсго ток ч< L)CÇ мембрану, IT O 0 br » O K 2 3 2 T f i I Я г!» iIHsr, »t(tHTHpx еысГО Граничной м»нимя II>i!0
Моде л и р ов я н» е »отсп,»a 72 покоя (П11) » поте»пиала действия (ПД) О» 0 7 0 Г» 1 (С К С Й М Е <» t 0 Р 2» 11 » рсфра::(тср»ост» Поскольку устройство позволяет менять как величину разности потенциалов ме?кду <(ЯТОдсм 6 (ЯFIЯЛG <1»F!p . ?!(1101! . Овсj>. ;1 О T!1 Г1 с)l бр a tlbl ) Ir Я»0;LÎ,":I / (2»(1.1сi 0)1 B !i,"i р litle!1 поверх»ост» мембраны), так Ii 3»як, То э1;> »ОЗВОлнст мод(л»РОВЯ I h j Ë» ток »ГР< 3 )l(. мг б р 211 v . I=сл» создать >лсl(Tpliческос поле, òoj) 1:)Зящсс дв»?кс»ие элш(тро»св (»а катоде ((-,. -», я 2 llo„1e ((— »), тс В это<1 c, i i> ?к>, »i!tees! OT катод;-1 6 1 гокоВ » э, д., в мембране). При достаточно сильны, элсктр» f(.ском поле электро»ы изп?lсхо, ц 10T cao! ) !;tepp»ю прсж.ге, !Ic» дойдут до анода. В этом случае ток в цепи прскря<тится. 1 азнссть l<>тснциалов тор,гозя.L(CI î I:oelÿ, пр;1 кото(>0» 3a;jcp?i(HB2 1 П. 321д i)?KIIB2101» lilt lio i < !ill »st.i (! 11 1) 0;<р<>— 20 -дс>л;<с>тс!! Ост»0»10<1-,1(м е(.<,. -, »г17, (2) Г>!) l;IP гг — КО<»«»ТРЯ!г!<;i, Т. (. !ÑC.IO Ci 0(>ОД! !>1. элe!;Tj)o»OB> в 1 е,<г, »; =- еп плот»ост.. iip0c1pa: ство»!o:î ярядя. ) ОТC, ÒCTB»Ñ »ѻl lieÃÎ:>ЛСКТР» !CС! ОГО»0.»! электро»ы гя!<я 10": »ос»тслсй зарядя) . я f>5> ?к".., !(?1 (» атомы,:
Предлагасмое устройство дает возмо?к»о.ть С»И МЯТЬ КР!1ВЫС, ВЫРЯжаlОЩИС ЗЯВИС»< 10 Т(> фОТОТСKЯ (ТОКЯ IЕI)СЗ <<1С МОР Я»У) ОТ j) 23»ССT!1 »оте»ц;<212 между катодом 6» а»одом 7 (co0TBeTcTBeii1 <мс?1(ду»ару к»о "t » Внутрe»»cj 30 Iloi>ej)? Îcт».,1»;(смбр alii>I),
i3.i(!Тj)(l (2»2;10га coflpoTIIÂëñíi sl мембрЯ»2) . 11р» достаточной разности»отснциалсв (F!»2..0Ã 1 <, >,) фстстск (Tpailc 35 1)ocTos!I..e» tt »с зависит от увел»чен»я U, -)то » )10< Т 1 ССТО, !(ОГДЯ ВС(. фОТОЭЛС КТР«НЫ (!1,! 2. логи ис»ов) достигают анода (в»утренней»оВСP. .НОСТ!i МЕ?10Р211bl), <
-ш»отснц»алоь моделирует рефрактсрность, т, с. »евозбудимость. 1!3 Вс. 1 il÷»пы тока»яlсы!цс»и>1 /,-, мсж»0 ilрсдслить гг -- шсло (конце»трацшо) элект;>о::(<», обр,": П (З) 11т;lк, с!и:<с»ъ:0(т. ! От 1,1Я..Т В<>: .,!0?1(. 1<>ст! <>It )С, LCЛ!<Т .::. <. »!С. <О (I,<>»!ie»1(>i>::,,»<(! 0! 0гl !(Ti>(»103 < F!»!!лс. «» .i!>»0», . 1!>с!<>Тto =г!.:ктро><;! iac г, <>»(;сTi !. IЛ Я. Г(с»рсрыи!)ос»ерсмсщс;шс сво«од»ых эл кТр(ilOB В 3(1.(Я»110м !12»р<»ЗЛ »lt» ПО;1 дсйсТВ»<» С>I Э, 1(КТП> ii !(СК(> "0»ОЛ>1»P!iB(> ;» Г I; »03»!01 0 1>f Н!1?1 j = enj7 =-422005 Гс) )ЛС КТ,) О Состагптелв Е. Тимохин; Редактор >4. Орлова Техред Е. Борисова Корректор Л. Орлова Заказ 5585 14зд(. Ne 1426 Тираж 624 Подписное ЦНГ(ИП(.(Государственного комнтета Совета Мп:*петров СССР по делам изобретений и, открытий Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4(5 Череповецкая городская типография выми скоростя>>!и. При каотпческом двпжс ип В BPOCTPBHCTBC Э 10KTPOHi>I ИСПЫТЫВ(IЮТ il. ОГOЧГ!С:(ЕПНЬ!О СОУДЯРЕПИЯ С BTO.(IB:((H, HOiiB.;i!!, Я ТЕIК.КС С ДР > ГГ!К!i Э iC!(TPOIIB:(f!I С()(,Д1>1, Иеп ;",рывпо рассеиваясь в разные сторо(;ы. 1!((1,10- > гичпо случаю обычного атомного Газа можн э Д;! и ХЯ ) 3 I(TCPHCTIf !41! СТСП; НИ ПОДООНОГО P3CC(япня элскт!)о!((.(, Ввсстll понятие 0 свооо i!!0 ;i /, Проо(.Г(i. ii;) В!)< в(>»i .— М(".(;,,!>г м,. последовательны м и соударенпя ми, Если в подобной среде с электро(-;,.ым Газо:. создать электрическое поле, TÎ Одноврс!мс)(п.) с хаотическим движением электронов опп будут перемещаться со скоростью и вдоль и»- 1;i правления этого поля. Вследствие передач . энергии при соударепияк с ионами и атомами среды средняя скорость этого дрейфа равна приблизительно скорости, приобретенной электроном на одном свободном пробеге, т. 0, 20 eEi. Р = а-. = =-о.Е, (,5) где а = (е! т — ускорение, с которым перемещается свободный электрон в iiocTOHHH 25 электрическом ноле напряжен(остью Е; ко эффициснт пропорциональност(! называстc5! подвижностью. OTCIOJB H;10TH0CTL равна 1 = еп(т = е!! . E —.> зЕ, Где = =- en i.— !"-,>!C.!;C > !0.!»ПОй проводностп (!!j)oBo.(If:(Iocти >10(((бравы) . 1уBствительность зыбранного в качестве основпо0 элемента модели фотоэлемента изменяется п.)«измс(!сипи д,,!и!ы волны света, падающ.ro па катод. Папрпм.р, кислородпоцезиевый фотокатод îo (алас т папбол»ше(1 чувствительностью в «расHOj > оолясти с»0НТрВ, сурьмяи()псзисвый — п ;:ип Язоне волн О,-1 -0,0 .1!!е!1, е Гол i)01! !1 слсii01i Обг!Ястя ; спскт()3, па срасну(о (асг» сн(ктря он почти ис рсагпру.т. Благод», я спсктрал»пой мвствительности ()Отоэлсмсптя с помощью предлагаемого, cTPolicTB(1 мож lo моде;IHPQBBT» и(:1 Ото|)1>!с особенности фу!(Кпиопирования мембран элсIICHTGB СОТ !!IТ! П Г.l «333, ОТВСТСТПЕHH»IX ЗЯ В С HpliHT1H цветов. П j) 0 T, . (I cT,!I 3 0 б j) (> 1 c H 1! Гl ) CTP0lICTBO,(Л11 iIO QC:IllPOBBHi1H Э, (ЕKTPOi (-!!сзя В 011()логическо(1:(fc:(IopBHc, содержащее источники питания, потенциометр и регистрирующие приборы. Огл!!чтощееся тем, что, с целью расширения класса решаемы.;. задач, оно содержит фотоэлемент, анод которого состав!нен с первьо(регистрирующим прибором и с подвижным контактом потенциомстра, подключенного к двум последовательноВстречно включенным источьип а(м питания, я катод сосдппсп с псрвым il вторым рсгистрпг)" (оп:им и!) Ибо!) 3 ... и. и;) il lc(1 второ(! рсгист()пру!o! . ; !li)I!(..OjI и )дк.-ючс:1 и потснцпометру и и ОДНО>! C 3 !!СГОЧ!i IHOB ПИТ>IНИЯ.
