Способ регистрации телевизионного сигнала биологических объектов и устройство для его осуществления

 

Использование: в телевидении для регистрации двигательной активности ресничек мерцательного эпителия, Сущность изобретения: способ регистрации телевизионного сигнала биологических объектов, при котором проецируют изображение биологических объектов па оптический вход телевизионного датчика, преобразуют его и видеосигнал ., воспроизводят сигнал изображения, при этом перед воспроизведением изображения формируют сигнал в виде двух подсвеченных телевизионных строк, воспроизводят полученный сигнал изображениями выбранный участок экрана, проецируют световой сигнал на торец световода и преобразуют световой сигнал объекта в электрический сигнал. Устройство включает в себя телевизионный микроскоп, телевизионную передающую камеру, видеоконтрольный блок, блок обработки и управления сигнала, канал связи, регистратов, блок обработки и управления сигнала содержит преобразователь ток-напряжение, блок выборки и хранения, фильтр верхних частот, фильтр нижних частот, блок управления .. 2с. п. ф-лы, 4 ил, ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 04 N 7/18

К ПАТЕНТУ

ГОсУДАРстВеы!ие пАтентнОе

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПИТЕНТ СССР) (21) 4726192/09 (22) 23.06.89 (46) 30.08,93. Бюл. N. 32 (71) Институт биологии моря Дальневосточного отделения АН СССР (72) А.А. Карпенко (73) Институт биологии моря Дальневосточного отделения РАН (56) Быков P.Å. Телевидение в медицине и биологии. Энергия 1968, с. 112 — 113. (54) СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГHAJlA БИОЛОГИЧЕСКИХ

ОБЪЕКТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯЯ (57) Использование: в телевидении для регистрации двигательной активности ресничек мерцательного эпителия, Сущность изобретения: способ регистрации телевизионного сигнала биологических объектов, при котором проецируют изображение биологичеИзобретение относится к области регистрации движения обьектов путем измерения их яркости. Изобретение может найти применение в экспериментальной биолоп1и и медицине, Реснички — это специализированные двигатегьные органеллы клеток, ихдиаметр

0,2 — 0.25 мкм, длина 10 — 100 мкм, Они широко распространены в животном и растительном царствах от одноклеточных организмов до человека. Их согласованной работой обеспечивается как локамоторные потребности одноклеточных и ряда многоклеточных животных, так и транспортные и дыхательные функции (жабры, легкие, поло5U 1838893 АЗ ских объектов на оптический вход телевизионного датчика, преобразуют его и видеосигнал., воспроизводят сигнал изображения, при этом перед воспроизведением изображения формируют сигнал в виде двух подсвеченных телевизионных строк, воспроизводят полученный сигнал изображения. Па выбранный участок экрана, проецируют световой сигнал на торец световода и преобразуют световой сигнал объекта в электрический сигнал. Устройство включает в себя телевизионный микроскоп, телевизионную передающую камеру, видеоконтрольный блок, блок обработки и управления сигнала, канал связи, регистратов, блок обработки и.управления сигнала содержит преобразователь ток-напряжение, блок выборки и хранения, фильтр верхних частот, фильтр нижних частот, блок управления., 2 с. и. ф-лы, 4 ил, вые пути и т.п.), Весь набор этих функц1лй обеспечивается слаженной работой ресничек, а частота и характер их биения являютая важными функциональными критериями их деятельнос1и. Более того, по частоте биения ресничек можно судить о воздействии на организм биологически, активных веществ, физических факторов, фармакологических агентов и поллютантов, Цсль изобретения — повышение точности регистрации. дьигательной активности мелких биообьектов и оперативности работы с ними, Для этого объект помещают под микроскоп, lapBJ поср дство телекамеры получают его иэображение на экране виде1838893 оконтрольного устройства (BKY), на выбранный участок иэображения наводят прицел в виде двух подсвеченных телевизионных строк (наведение по вертикали) и прижимая торцом световода, соединенного с фотоприемником области экрана между высвеченных горизонтальных строк выбирают участок изображения, нужных для регистрации двигательной активности(наведение по горизонтали) и записывают двигательную реакцию на регистрирующий прибор. Диа-, метр световода при этом равен расстоянию между строк.

Способ реализует устройство, представленное на фиг. 1 и 2 в виде функциональных схем. Устройство включает в себя телевизионный микроскоп (1, 2), видеоконтрольное устройство (ВКУ) 3, блок управления и обработки сигнала (4), регистрирующем устройство (6), оптический датчик в виде световода (5), соединенного с фотодиодом (не обозначен). По отношению к прототипу использование телевизионной камеры, В КУ, блока управления и обработки сигнала, световода является новым. Устройство преобразует выбранный на экране ВКУ участок телевизионного изображения электричесий сигнал, который записывается иа регистрирующее устройство.

Как известно в телевизионном приемIIHKe осуществляется полукадровая, черезстрочная временная развертка изобра>кения . Чтобы осуществить регистрацию двигательной активности объекта с экрана ВКУ, достаточно выбрать промежуток времени, соответствующий положению на экране (кадре) интересующего участка изображения, измерить уровень сигнала эа этот проме>куток времени, запомнить этот уровень до следующего полукадра и т.д. На выходе такого устройства появится сигнал, пропорциональный колебаниям яркости участка экрана ВКУ, вызванным двигательной активностью исследуемого объекта, Устройство реализует способ следующим образом. Препарат мерцательного эпителия помещают на предметный столик телевизионного микроскопа. При включении питания на экране ВКУ возникают две подсвеченные телевизионные строки, наложенные на изображение исследуемого объекта. Для регистрации доступна часть изображения между строк. Расстояние между строк устанавливают равным приблизительно диаметру торца световода, Положение пары строк можно менять по вертикали (оперативная регулировка "смещение по вертикали"). Этим достигается наведение на нужную часть изображения.

Затем торец световода принимают рукой

55 элементов может быть любым из известных.

Что касается фотодиода, то лучшие результаты (из доступных приборов) дает ФД вЂ” 3.

Примеры конкретного выполнения способа и устройство предоставлены в виде записи ресничной деятельности жаберного или с помощью держателя к выданному участку изображения на экране ВКУ и осущест-. вляют регистрацию биений ресничек мерцательного эпителия, основанную на частоте изменения яркости выбранного участка телевизионного изображения непосредственно с экрана ВКУ.

Блок управления и обработки сигнала состоит из следующих узлов (фиг, 2); свето10 вода (5) соединенного с фотодиодом, преобразователя ток-напряжение (7), устройства выборки-хранения (8), фильтра верхних частот (9), усилителя напряжения (10), фильтра нижних частот (11); регистратора (6).и схемы

"5 формирования сигналов выборки и подсвета строк (не обозначена).

Блок работает следующим образом, Компаратор (12) формирует импульсы уровня из кадровых синхроимпульсов (КСУ) ВКУ

20. (3), которые запускают одновибратор (13).

Изменяя времязадающий резистор этого одновибратора. можно изменять положение подсвеченных строк по вертикали кадра, По заднему фронту импульса одновибратора (13) запускается одновибратор (14). Времязадающим резистором этого одновибратора можно менять расстояние между двумя подсвеченными строками. Одновибраторы (13, 16) формируют положи30 тельные импульсы подсвета строк, длительностью около 64 мкс. Эти импульсы через схему ИЛИ (17) проходят схему совпадений И (18), куда подаются импульсы кадровой частоты с триггера (19). С:выхода

35 схемы совпадений (18) импульсы подсвета строк (ИПС) подаются на выходной каскад видеоусилителя ВКУ (3) импульс команды выборки, равный по времени расстоянию между задним и передним фронтом импуль40 сов подсветок строк, формируют элементы (20, 21). Таким образом схема выборки-хранения (8) запускается в промежуток времени, равном расстоянию между подсвеченных на экране ВКУ строк. Этим

45 достигается наведение на объект регистрации по вертикали. Наведение по горизонтали достигается перемещением световода между строк подсвета. Таким образом способ регистрации двигательной активности непосредственно с экрана ВКУ не может быть реализован без устройства управления и обработки сигнала, т,е. заявленные объекты едины.

Техническое решение приведенных

1838893 эпителия моллюска фиг. 3 и мерцательного эпителия трахеи крысы (фиг. 4) соответственно. На фиг, 3 представлены типы поведения ресничек мерцательного эпителия, жабр двустворчатых моллюсков, которые 5 получены с помощью описанного устройства, А — "быстрые" реснички морского гребешка, обладающие спонтанной остановкой биения, Точки над записью— моменты спонтанной остановки биения, Б — 10 непрерывноработающие "быстрые" реснички гребешка,  — "гледленные" реснички гребешка. à — те же реснички, но при скорости записи, увеличенной в 5 раз, Д вЂ” "медленные" реснички мидии. Ж.— контроль, Поло- 15 жение линии записи внизу — уровень черного, верхний уровень записи — уровень белого. Отметка времени под Ж вЂ” 1 с для всех записей, под à — 0,2 с, На фиг, 4 показано влияние некоторых 20 химических факторов на двигательную активность ресничек трахеи крысы, зафиксированное путем реализации устройства.

А1 — фон; А2 — 5 мин, введения 10 М раствора норадреналина (НА); АЗ вЂ” 10 лин. 25 действия НА; П4 — 2 часа отмывки НА.

Б1 —; Б2 — 2 минуты введения дофамина (ДОФ) 10 M раствора; БЗ вЂ” 30 линут отмывки от ДОФ; Б4 — 6 мин введения ДОФ

10 "М раствора. 30

 — влияние рН на двигательную активность ресничек. B1 — фон. В2 — 60 мин при рН 5,3; BÇ вЂ” 60 минут при рН 9,2; В4 — резкий переход после 60 минутной экспозиции при рН 9,2 к рН 5,3. Отметки времени под Б I для 35 всех 1 сек.

Таким образом, способ и устройство для его реализации позволяет регистрировать динамические параметры живого микрообьема, как в реальном времени, так и в записи 40 в процессе исследования структуры и функции ресничек мерцательного эпителия. По сравнению с прототипом точность и оперативность повышаются за счет более высокой разрешающей способности устройства 45 путем применения телеприцела, позволяющего точно выбирать необходимые для исследования участки обьекта.

Формула изобретения

1. Способ регистрации телевизионного сигнала биологических объектов, при котором проецируют увеличенное изображение биологических объектов на оптический вход телевизионного датчика, преобразуют полученное изображение в видеосигнал, воспроизводят сигнал изображения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности регистрации, перед воспроизведением сигнала иэображения формируют сигнал в виде двух подсвеченных

-телевизион: ых строк, воспроизводят полученный сигнал изображения на выбранный участок экрана, проецируют световой сигнал выбранного участка ЭЛТ на торец световода, преобразуют световой сигнал объекта в электрический сигнал.

2. Устройство регистрации телевизионного сигнала биологических обьектов, содержащее микроскоп, оптический выход которого связан с оптическим входом телевизионной передающей камеры, выход которой подключен через канал связи к видеоконтрольному устройству (ВКУ), о т л ич а ю щ е е с я тем, что введены последовательно соединенные блок обработки и управления сигнала и регистратор, при этом один торец введенного световода оптически связан с частью экрана видеоконтрольного устройства (ВКУ), а другой торец световода оптически связан с фотодатчиком блока обработки и управления сигнала, состоящего иэпоследовательно соединенного преобразователя ток — напряжение, блока выборки и хранения, усилителя сигнала, фильтра верхних и нижних частей, блока управления выборкой и блока подсветки строк, при этом второй выход и вход блока обработки и управления подключены соответственно к второму входу и выходу ВКУ.

1838893

Г с> с сj

I с

:з с ,! CD

1ID

3838893 н а

-.:--- о

C.=": — 1 Г.сс О

"..О

".n. . с

--, 1- ., <1, ш

-" ш 1, Б о. сХ

l сс

- ш

-"-ш

1838893

Ф

« зМ

Фй

«»= ъ . 1

Составитель А. Карпенко

Техред M.Ìîðãåíòàë

Редактор

Корректор А. Обручар

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 2929 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5