×
10.05.2018
218.016.4674

Концентратомер подвижных инфузорий в жидких средах

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002650424
Дата охранного документа
13.04.2018
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области фотометрии жидких сред. Концентратомер жидких сред содержит источник излучения, кювету, фильтр низких частот, усилитель, интегратор, задающий генератор. В состав устройства введены фотопреобразующий усилитель, устройство задержки, устройство выделения сигнала, управляемый детектор, накопитель, пороговое устройство, стабилизатор температуры, подключенный к кювете, управляющий генератор и микроконтроллер. Детектор выполнен управляемым. Источник излучения через кювету оптически связан с фотопреобразующим усилителем, соединенным со входом устройства задержки, выход которого подключен к входу фильтра низких частот. Второй вход подключен к выходу задающего генератора. Выход фильтра низких частот к подключен к входу устройства выделения сигнала, выход которого соединен с входом усилителя. Второй вход соединен с входом управляющего генератора, первым входом управляемого детектора и первым входом накопителя, второй вход которого соединен с входом управляемого детектора. Выход соединен с входом порогового устройства, выход которого через микроконтроллер соединен с первым входом усилителя тока, выход которого соединен с источником излучения. Второй вход соединен с выходом интегратора, выход которого соединен со вторым входом фильтра низких частот. Второй вход микроконтроллера соединен с выходом задающего генератора, а его выход подключен ко входу индикаторного устройства. Технический результат - автоматизация концентратомера, обеспечение возможности исследования БЖДС и повышение точности и стабильности ее исследования. 4 з.п. ф-лы. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области фотометрирования жидких сред в биологии и медицине.

Фотометрическое исследование концентрации подвижных биологических агентов в жидких средах может быть использовано для исследования токсичности жидких дисперсных сред биологического происхождения (БЖДС).

Известен приборно-вычислительный комплекс «БиоЛат-3.2», предназначенный для автоматизированного биотестирования с системой визуализации и программным обеспечением для математической обработки данных, а также биологической оценки действия кормовых и пищевых продуктов и добавок, сельскохозяйственного сырья растительного и животного происхождения, фармацевтических препаратов и БАД на инфузорий Parametium caudatum и Tetrahimena pyriforis [1].

Действие прибора основано на подсчете подвижных инфузорий телевизионным методом, в основе которого лежит сравнение изображений тест-объектов через определенные промежутки времени.

Недостатками известного приборно-вычислительного комплекса являются: значительные габариты, относительно высокая стоимость оборудования и программного обеспечения, избыточность получаемой информации, которой трудно дать однозначную интерпретацию.

Недостатки приборно-вычислительный комплекса объясняются сложностью аппаратной части комплекса, необходимостью применения сложных алгоритмов распознавания объектов.

Известен анализатор токсичности АТ-04, предназначенный для скрининга полимерных материалов и изделий, позволяющий автоматически производить количественную оценку токсичности водных вытяжек из данных материалов путем анализа зависимости показателя подвижности суспензии сперматозоидов от времени [2].

Оценка показателей подвижности осуществляется путем подсчета изменений интенсивности светового потока при движении сперматозоидов через оптический зонд. При этом движущиеся частицы, находящиеся в лазерном луче, рассеивают свет в виде флуктуаций интенсивности и частоты (за счет эффекта Доплера).

Недостатками известного анализатора являются: высокая стоимость оборудования, затрудненность широкого практического применения.

Недостатки известного анализатора объясняются сложностью аппаратной части комплекса (в том числе фотоприемного устройства), необходимостью применения сложных алгоритмов обработки для выделения информативного параметра токсичности, использованием в качестве тест-объекта семенной жидкости крупного рогатого скота, требующей специального хранения в жидком азоте.

Во всех описанных устройствах использован компьютер, что снижает автономность и мобильность проводимых исследований. Кроме того, повышенный уровень ослабления оптического излучения БЖДС делает невозможным работу существующих приборов с подобными средами.

Известен концентратомер «Биотестер-2М», не требующий применение компьютера, и предназначенный для определения концентрации взвеси подвижных микроорганизмов (инфузорий Parametium caudatum) в прозрачных жидких средах при их перераспределении в объеме пробы в процессе их развития или гибели, содержащий источник излучения, сформированного формирователем излучения, оптически связанный через кювету с фотоприемным устройством, фотоэлектронный преобразователь, фильтр низких частот, интегрирующее звено, усилитель, накопитель, детектор, задающий генератор и индикаторное устройство [3].

В основу работы прибора положен принцип импульсной фотометрии, позволяющий анализировать характер изменения светового потока с длиной волны λ=620 нм, вызванного случайным изменением числа микроорганизмов в зоне измерения.

Известный концентратомера «Биотестер-2М» наиболее близок к предлагаемому по количеству общих признаков и вследствие этого выбран за прототип.

Недостатком концентратомера «Биотестер-2М» является невозможность его использования для исследования токсичности БЖДС.

Этот недостаток объясняется тем, что по сравнению с водными средами БЖДС обладают повышенной вязкостью и мутностью на данной длине волны и вследствие этого уменьшается амплитуда информативного сигнала и соотношение сигнал-помеха на выходе фотоприемного устройства, снижается обнаруживающая способность концентратомера в целом. Кроме того, отсутствие термостатирования кюветы и различные значения оптической плотности исследуемых БЖДС уменьшают точность и стабильность исследования, а схемотехническое решение этого концентратомера не позволяет автоматизировать процесс исследования, а невозможность оперативного изменения внутренних параметров (коэффициент усиления, диапазоны частот и т.п.) затрудняет адаптацию под различные виды инфузорий

Задачей изобретения является создание автоматизированного концентратомера (АК) БЖДС для определения ее токсичности.

Техническим результатом изобретения является автоматизация концентрацтомера, обеспечение возможности исследования БЖДС и повышение точность и стабильности ее исследования.

Для обеспечения указанного технического результата в известный концентратомер, содержащий источник излучения, кювету, фильтр низких частот, усилитель, интегратор, задающий генератор, введены новые признаки, а именно: фотопреобразующий усилитель, устройство задержки, устройство выделения сигнала, управляемый детектор, накопитель, пороговое устройство, стабилизатор температуры, управляющий генератор и микроконтроллер, при этом детектор выполнен управляемым, а источник излучения через кювету оптически связан с фотопреобразующим усилителем, соединенным со входом устройства задержки, выход которого подключен к входу фильтра низких частот, а второй вход - к выходу задающего генератора, выход фильтра низких частот к подключен к входу устройства выделения сигнала, выход которого соединен с входом усилителя, а второй вход соединен с входом управляющего генератора, первым входом управляемого детектора и первым входом накопителя, второй вход которого соединен с входом управляемого детектора, а выход - с входом порогового устройства, выход которого через микроконтроллер соединен с первым входом усилителя тока, выход которого соединен с источником излучения, а второй вход - с выходом интегратора, выход которого соединен со вторым входом фильтра низких частот, при этом второй вход микроконтроллера соединен с выходом задающего генератора, а его выход подключен к входу индикаторного устройства, кроме того, к кювете подключен стабилизатор температуры.

Введение новых признаков делает возможным алгоритмизацию и автоматизацию процесса исследования БЖДС, в том числе при разных концентрациях, обеспечивает повышение точности и стабильности исследования путем стабилизация температуры и наличия связи фотопреобразующего усилителя с источником излучения в совокупности с остальными заявленными признаками.

Для увеличения полезного сигнала и отношения сигнал-помеха и минимизации исследуемого объема пробы кювета может быть выполнена в виде капилляра.

Использование источника излучения с длиной волны близкой к изобастической точке гемоглобина (λ=810 нм), позволяет снизить влияние мутности исследуемой БЖДС по сравнению с длиной волны источника излучения известного концентратомера.

В АК предусмотрена автоматическая оценка степени токсичности БЖДС путем оценки времени гибели 100% инфузорий в пробе: остро токсично - не более 5 минут, токсично - не более 10 минут, слаботоксично - не более 15 минут, не токсично - 20 минут и более, что позволяет минимизировать ошибки и увеличить число исследований.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1, на которой показана структурная схема АК.

Предложенная АК содержит источник излучения 1, кювету 2, фотопреобразующий усилитель 3, устройство задержки 4, фильтр низких частот 5, усилитель тока 6, стабилизатор температуры 7, управляемый детектор 8, усилитель 9, устройство выделения сигнала 10, интегратор 11, индикаторное устройство 12, накопитель 13, пороговое устройство 14, управляющий генератор 15, микроконтроллер 16, задающий генератор 17.

Реализацию АК можно осуществить на основе дискретных аналоговых устройств, аналогично известному концентратомеру, или на основе линейных импульсных систем - программируемых аналоговых интегральных схемах (ПАИС), что обеспечивает возможность создания АК с динамически изменяемыми параметрами и конфигурацией, одновременно обеспечивая обработку сигнала от измерительного преобразователя, лежащего в инфранизкочастотной области, повышая надежность выделения информативного параметра токсичности БЖДС.

Предложенный автоматизированный концентратомер работает следующим образом. В кювету 2 в равном соотношении наливают взвесь инфузорий и исследуемую БЖДС.

Тактируемый задающим генератором 17 микроконтроллер 16 формирует короткие прямоугольные стробирующие импульсы Ucmp, поступающие в усилитель тока 6, формирующий мощные импульсы для управления источником излучения 1.

Прошедшее через кювету 2 оптическое излучение, с интенсивностью, зависящей от концентрации инфузорий, попадает на фотопреобразующий усилитель 3, преобразуется в прямоугольную импульсную последовательность и поступает на, тактируемое задающим генератором 17, устройство задержки 4, где из данной импульсной последовательности формируется огибающая электрического сигнала.

Формирование полосы пропускания АК (F=0,1…10 Гц), в том числе удаление постоянной составляющей из электрического сигнала, обусловленной фоновой засветкой фотопреобразующего усилителя 3 источником излучения 1, осуществляется устройством выделения сигнала 10 и фильтром низких частот 5. Для увеличения амплитуды полезного сигнала служит усилитель 9, а для получения его абсолютного значения - управляемый детектор 8, синхронизируемый управляющим генератором 15. Для увеличения энергии полезного сигнала и повышения обнаруживающей способности подвижных (живых) инфузорий служит накопитель 13.

С целью определения момента окончания эксперимента (гибель всех инфузории) служит пороговое устройство 14, на которое так же поступает опорное напряжение ULE100, определяющее порог наступления гибели 100% инфузорий в пробе.

Отсчет общего времени исследования, оценка уровня токсичности БЖДС и формирование соответствующей световой индикации на индикаторном устройстве 12 осуществляются автоматически с помощью микроконтроллера 16.

Интегратор 11, входящий в состав контура стабилизации мощности источника излучения 1, формирует для управляемого усилителя тока 6 сигнал регулирования данным источником излучения. Максимальное значение мощности источника излучения 1 задается источником опорного напряжения Ucm6.

Стабилизатор температуры 7 обеспечивает стабилизацию температуры кюветы 2 и самой пробы.

Результаты математического моделирования показали, что:

амплитуда полезного сигнала на выходе фотопреобразующего усилителя АК при использовании кюветы в форме капилляра с общим объемом 0,6 мл, концентрации взвеси инфузорий равной 300 шт/мл и вязкости БЖДС, равной 1,84-10-3 кг/м с, возрастает на величину от 1,8 до 2,4 раз при изменении длины кюветы от 2,6 до 5 см по сравнению с амплитудой полезного сигнала на выходе фотоэлектронного преобразователя известного концентратомера;

общее соотношение сигнал-помеха на выходе фотопреобразующего усилителя АК может в среднем до 6 раз превышать аналогичный параметр на выходе фотоэлектронного преобразователя известного концентратомера;

использование источника излучения с длиной волны равной изобастической точке гемоглобина позволяют увеличить соотношение сигнал-помеха на 6% для модельной БЖДС с коэффициентом пропускания Т=0,95 по сравнению с длиной волны источника излучения известного концентратомера;

стабильность мощности оптического излучения, падающего на ФПУ, для диапазона значений коэффициента пропускания пробы Т=0,65…0,95 составляет не хуже 103.

Проведенное моделирование показало, что заявленные технические результаты достигнуты.

Источники информации

1. http://europolytest.com/Products/Made-in-Europolytest/Made-in-Europolytest_2.html;

2. Биотестирование продукции из полимерных и других материалов. Методические указания МУ 1.1.037-95. Разработаны Московским городским центром Государственного комитета санитарно-эпидемиологического надзора России (Завьялов Н.В.), Всероссийским научно-исследовательским и испытательным институтом медицинской техники Министерства здравоохранения и медицинской промышленности России (Лаппо В.Г., Еськов А.П.), Акционерным обществом "БМК-ИНВЕСТ" (Каюмов Р.И.) и представленные в методическом пособии «Альтернативные методы исследований (экспресс-методы) для токсиколого-гигиенической оценки материалов, изделий и объектов окружающей среды» Федерального центра Госсанэпиднадзора Минздрава России;

3. http://biotester.ru.


Концентратомер подвижных инфузорий в жидких средах
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 41-50 из 97.
03.10.2018
№218.016.8d23

Устройство и способ контроля и регулировки плавучести гидрофонного модуля сейсмокосы

Изобретение относится к технике сейсмокос, применяемых в морской геофизике и может найти применение в гидроакустике при изготовлении в гибких протяженных буксируемых антенн. В проедложенном способе и устройстве гидрофонную секцию буксируемого стримера погружают в заполненную водой скважину в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002668363
Дата охранного документа: 28.09.2018
26.02.2019
№219.016.c825

Гидроакустическая станция для обнаружения малоразмерных объектов

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для обнаружения малоразмерных целей, в том числе в акваториях, нуждающихся в охране от несанкционированного проникновения. Заявленная гидроакустическая станция состоит из бортовой и погружаемой частей, соединенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002680673
Дата охранного документа: 25.02.2019
02.03.2019
№219.016.d1b6

Способ пассивного определения координат источников гидроакустического излучения

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в пассивной гидролокации, а также в атмосферной акустике и пассивной радиолокации. Предложен способ пассивного определения координат источников гидроакустического излучения, содержащий прием сигналов М≥3 антеннами,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002680860
Дата охранного документа: 28.02.2019
11.04.2019
№219.017.0b20

Способ отождествления объектов, обнаруженных несколькими системами

Изобретение относится к области гидроакустики и предназначено для отождествления объектов, обнаруженных несколькими гидроакустическими системами, находящимися на общем носителе. Изобретение может быть также использовано для отождествления объектов, обнаруженных разнородными системами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002684440
Дата охранного документа: 09.04.2019
11.04.2019
№219.017.0b3a

Способ панорамной классификации шумящих объектов

Изобретение относится к области гидроакустики и предназначено для одновременного распознавания всех объектов, наблюдаемых в секторном обзоре шумопеленгования. Заявленный способ панорамной классификации шумящих объектов включает прием гидроакустического шумового сигнала многоэлементной антенной,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002684439
Дата охранного документа: 09.04.2019
24.05.2019
№219.017.5ed9

Устройство измерения коэффициента корреляции

Изобретение относится к гидроакустической технике, конкретнее к области активной гидролокации, в том числе к активным гидролокаторам, использующим тональные и сложные (с внутриимпульсной модуляцией) зондирующие сигналы. Техническим результатом изобретения является повышение точности оценки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688600
Дата охранного документа: 21.05.2019
01.06.2019
№219.017.71d8

Способ классификации морских объектов в типовой шумопеленгаторной станции

Изобретение относится к области гидроакустики и предназначено для классификации морских объектов, обнаруженных по их шумовому полю. Способ применим для типовой шумопеленгаторной станции, осуществляющей прием шумового сигнала объекта гидроакустической антенной, определение направления на объект...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002689968
Дата охранного документа: 29.05.2019
01.06.2019
№219.017.727d

Устройство для измерения характеристики направленности гидроакустической антенны

Изобретение относится к области измерений характеристик гидроакустических антенн. Предложенное устройство для измерения характеристики направленности гидроакустической антенны содержит излучающий и приемный тракты, в котором излучающий тракт содержит последовательно соединенные задающий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002690054
Дата охранного документа: 30.05.2019
28.06.2019
№219.017.9972

Ключевой регулятор напряжения

Изобретение относится к области преобразовательной техники, а именно к вторичным источникам электропитания с регулируемым выходным напряжением для энергоемкой аппаратуры, в том числе импульсных режимов работы с емкостным накопителем энергии. Техническим результатом является повышение КПД....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692699
Дата охранного документа: 26.06.2019
02.07.2019
№219.017.a2ac

Способ определения параметров движения шумящего объекта

Изобретение относится к области гидроакустики и предназначено для определения совокупности координат и параметров движения шумящего объекта, под которыми понимается расстояние до шумящего объекта, скорость движения объекта и курс движения объекта. При реализации способа принимают шумовой сигнал...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692837
Дата охранного документа: 28.06.2019
+ добавить свой РИД