Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ НАЧАЛЬНОЙ ФАЗЫ ИНДУЦИРОВАННОЙ ХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ РЕАКЦИИ
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ НАЧАЛЬНОЙ ФАЗЫ ИНДУЦИРОВАННОЙ ХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ РЕАКЦИИ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ НАЧАЛЬНОЙ ФАЗЫ ИНДУЦИРОВАННОЙ ХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ РЕАКЦИИ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к хемилюминесцентному анализу. Сущность изобретения: в устройство введен пиковый детектор. Фильтр низких частот имеет полосу пропускание 0 - 5 Гц. Динамический диапазон детектора и индикатора не уже, чем динамический диапазон предусилителя. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2027169
Класс(ы) патента: G01N21/76
Номер заявки: 4823729/25
Дата подачи заявки: 14.05.1990
Дата публикации: 20.01.1995
Заявитель(и): Научно-исследовательский институт биологии при Ростовском государственном университете
Автор(ы): Кириллов Г.Г.
Патентообладатель(и): Кириллов Геннадий Геннадиевич
Описание изобретения: Изобретение относится к исследованиям жидких биологических объектов физическими способами, в частности к измерению интенсивности индуцированных хемилюминесцентных (ХЛ) реакций, преимущественно крови и ее компонентов при биологических и медицинских исследованиях, например при диагностике кислородной интоксикации при гипербарической оксигенации.
Начальная фаза индуцированной ХЛ-реакции представляет собой быструю световую вспышку, амплитуда которой характеризует содержание гидроперекисей в исследуемой системе. Плохая воспроизводимость результатов измерений по интенсивности начальной фазы ХЛ-реакции объясняется, в основном, двумя главными причинами: отсутствием в большинстве случаев дозирующего устройства, вводящего индуцирующий pаеагент в систему, стандартизирующую точность дозировки и, главным образом, скорость его введения; быстродействием регистрирующей аппаратуры.
Известные способы измерения, реализованные в люминометрах, предусматривают преобразование интенсивности световой вспышки в электрический сигнал фотодатчиком и регистрацию амплитуды или подсчет числа импульсов за заданный промежуток времени [1]. При исследовании авторам изобретения зависимости воспроизводимости интенсивности начальной фазы ХЛ-реакции сыворотки крови от факторов "а" и "б" выяснено, что точность дозирования, обусловленная допустимой погрешностью применяемых традиционных методик, приводит не более как к 10% -ному разбросу значений интенсивности, а скорость введенимя индуцированого реагента влияет на воспроизводимость значений интенсивности, в худшем случае, на 20%. Фактор "б" определяет принципиальную возможность регистрации истинной величины интенсивности и при использовании аппаратуры без надлежащего выбора может привести к 50%-ной и большей погрешности. В этом случае определяющим является быстродействие измерительного тракта.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ измерения интенсивности индуцированной ХЛ-реакции, реализуемый в люминометре модели 1250 фирмы LKB, Швеция, принимаемый за прототип [2].
Люминометр содержит фотоприемное устройство (ФПУ), состоящее из последовательно соединенных фотодатчика, предусилителя с фильтром низких частот (ФНЧ) и индикатора, в качестве которого использован быстродействующий прецизионный самописец.
Световое излучение исследуемого образца, находящегося в прозрачной кювете, регистрируется фотодатчиком, преобразуется в электрический сигнал с амплитудой, пропорциональной интенсивности свечения, из которого фильтром низких частот выделяют составляющие до 2 Гц, регистрируемые быстродействующим самописцем, который предварительно установлен на предполагаемый диапазон напряжений. Так как значение интенсивности вспышки заранее точно неизвестно, возникают три ситуации: сигнал практически неразличим по кимограмме (чувствительность мала); сигнал различим (чувствительность оптимальна или близка к оптимальной; самописец зашкаливает (чувствительность слишком высока).
Таким образом, для получения достоверных результатов необходимо провести ряд повторных измерений, чтобы подобрать необходимую чувствительность самописца, что увеличивает количество расходуемого образца пробы и затрудняет получение кимограммы, отражающей кинетику реакции, особенно ее начальной (быстропротекающей фазы), а также исключает достоверный результат по единичной пробе.
Целью изобретения является повышение достоверности измерения интенсивности начальной фазы ХЛ-реакции, уменьшение количества расходуемой пробы, повышение скорости анализа и упрощение аппаратурной реализации.
Цель достигается тем, что в известном способе измерения интенсивности начальной фазы индуцированной хемилюминесцентной реакции, заключающемся в преобразовании световой вспышки в электрический сигнал, пропорциональный интенсивности свечения, в фотоприемнике и индикации максимального значения амплитуды сигнала, согласно изобретению, фиксируют в запоминающем устройстве максимальное значение амплитуды выходного сигнала фотоприемника в диапазоне частот 0-5 Гц и напряжений 1 мВ - 10 В.
Цель достигается также тем, что в известном устройстве для реализации способа измерения интенсивности начальной фазы индуцированной хемилюминесцентной реакции, содержащем фотоприемник, состоящий из последовательно соединенных фотодатчика, предусилителя с фильтром низких частот и индикатора, согласно изобретению, он содержит дополнительно пиковый детектор, включенный между выходом фотоприемника и входом индикатора, а в качестве индикатора использован цифровой вольтметр, имеющий динамический диапазон пикового детектора.
Другим отличием является выполнение фотоприемника и пикового детектора. Фотоприемник отличается тем, что фильтр низких частот выполнен однозвенным с частотой среза 5 Гц, а пиковый детектор содержит входной повторитель напряжения, соединенный через развязывающий резистор с блоком детектирования амплитуды, выход которого через коллекторно-эмиттерный переход транзистора подключен к запоминающему конденсатору, который соединен с входом развязывающего каскада, выход которого соединен с входом цифрового вольтметра, параллельно запоминающему конденсатору подключена цепь сброса напряжения.
Фиксация в запоминающем устройстве с широким (80 дБ) динамическим диапазоном максимального значения амплитуды выходного сигнала ФПУ, с таким же динамическим диапазоном позволяет отказаться от переключения пределов чувствительности регистрирующего тракта, что обеспечивает возможность достоверного измерения от единичной пробы, а нормирование частотного диапазона ФПУ до 5 Гц позволяет практически исключить аппаратурную погрешность измерения истинного значения интенсивности быстропротекающей фазы ХЛ-реакций, присущую всем известным люминометрам.
Эспериментальные исследования, проведенные автором настоящего изобретения на сериях проб компонентов крови, показали, что световая вспышка индуцированно ХЛ-реакции компонентов крови достигает максимального значения за время 400-200 мс, что требует полосы пропускания не менее 2,5-5 Гц. Использование полученного нового значения при разработке схемы люминометра позволило исключить при измерениях потерю информации о быстропротекающих процессах и тем самым повысить достоверность измерений интенсивности.
Так как полученные данные о длительности начальной фазы индуцированной ХЛ-реакции не описаны в литературе и не вытекают с очевидностью из известных знаний, заявленное техническое решение соответствует критериям "новизна" и "существенные отличия".
На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, реализующего способ измерения начальной фазы индуцированной хемилюминесцентной реакции; на фиг. 2 приведена принципиальная схема фотоприемного устройства (ФПУ) с пиковым детектором (ПД).
Устройство содержит предусилитель 1, вход которого подключен непосредственно к фотодатчику, а выход - к входу ФНЧ 2 с полосой пропускания 0-5 Гц, соответствующей времени нарастания начальной фазы ХЛ-реакции до максимального значения. Выход ФНЧ 2 соединен с входом пикового детектора 3, выход которого подключен к цифровому вольтметру 4. Наличие выхода аналогового сигнала позволяет использовать устройство как известные люминометры, что делает его универсальным.
Принципиальная схема ФПУ с ПД (фиг. 2) содержит предусилитель на микросхеме А типа 140 УД8А, усиление и полоса частот которого определяются цепями R3, C2, R2, C1. Выход предусилителя подключен к ФНЧ 2-го порядка с частотой среза 5 Гц, выполненного на микросхеме А 2 типа 140 УД6, частотозадающие цепи образованы элементами R4, R5, C3, C4. Выход ФНЧ, являющийся аналоговым выходом ФПУ, соединен с ПД, на входе которого подключен повторитель напряжения А3 на микросхеме 140 УД6, соединенный через развязывающий резистор R8 с блоком детектирования сигнала А4 на микросхеме 140 УД 14 В, диоде VD 1.
Выход А4 соединен через коллекторно-эмиттерный переход транзистора vT1 с конденсатором С3 типа К76 П-1, который подключен к входу развязывающего каскада на микросхеме А5 типа 140 УД8А, выход которого соединен с входом цифрового вольтметра 4 (фиг. 4). Параллельно конденсатору С3 подключена цепь сброса S1.
Сигнал фотодатчика, пропорциональный интенсивности светового выхода ХЛ-реакции, усиливается каскадом предусилителя 1. Высокочастотные шумовые составляющие сигнала отфильтровываются ФНЧ, на входе которого формируется сигнал амплитудой до 10 v в диапазоне частот 0-5 Гц. Выходной сигнал ФПУ подается на вход ПД через повторитель напряжения А3, что исключает попадание на аналоговый выход ФПУ напряжения смещения с входа ПД в режиме хранения сигнала. С выхода повторителя напряжения А3 сигнал амплитудой до 10 v подается на вход детектора А4, VD и запоминается конденсатором С3 с малой утечкой. На выходе повторителя напряжения А5 хранится запомненное на конденсаторе С3 значение амплитуды входного сигнала ПД.
Время хранения сигнала составляет несколько минут, что достаточно для считывания показаний с цифрового вольтметра, имеющего динамический диапазон 10 мВ - 10 В.
Широкий динамический диапазон ФПУ и ПД обеспечивает регистрацию сигналов без подбора диапазона измерений путем регулирования чувствительности или переключения пределов, что гарантирует измерение интенсивности ХЛ-реакции по единичной пробе. Описанные схемы ФПУ и ПД использованы в изготовленном образце хемилюминотестера, который предназначен для экспресс-оценки интенсивности хемилюминесцентных реакций с относительно высоким световым выходом в химических и биологических системах при экспериментальных и клинических исследованиях. Основные технические данные:
Детектор ФЭУ-37
Спектральный диапа-
зон, нм 300-600
Чувствительность квант˙с-1 104-108
Выходное напряжение, В 10-3-10
Размер кюветы, мм 40 х 25 х 17
Объем пробы, мм 2,5-4,5
Питание:напряжение, В 220
частота, Гц 50
Потребляемая мощность, Вт 3,2
Габариты, мм 260 х 230 х 80
Масса, кг 4
Упрощение люминометра достигается за счет исключения дорогостоящего прецизионного самописца типа 2210 фирмы LKB. Достоинством заявленного люминометра является его низкая стоимость, портативность при использовании встроенного в корпус кюветного отделения темновой камеры, простота работы с прибором, не требующая квалифицированного оператора при новом качестве выполняемых измерений. Все это делает заявленный люминометр перспективным и доступным для широкого использования при медицинских и биологических исследованиях.
Формула изобретения: 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ НАЧАЛЬНОЙ ФАЗЫ ИНДУЦИРОВАННОЙ ХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ РЕАКЦИИ, включающее кювету с дозатором, оптически связанную с фотодатчиком, который через последовательно установленные предусилитель и фильтр низких частот подключен к индикатору, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, упрощения устройства и возможности экспресс-оценки интенсивности единичной пробы, в устройство дополнительно введен пиковый детектор, установленный между фильтром низких частот с полосой пропускания 0 - 5 Гц и индикатором, при этом в качестве индикатора использован цифровой вольтметр, а динамический диапазон пикового детектора и цифрового вольтметра не уже динамического диапазона предусилителя.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фильтр низких частот выполнен однозвенным с частотой среза 5 Гц.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пиковый детектор содержит дополнительный входной повторитель напряжения.