Фотоэлектрическое устройство для анализа жидкостей

 

ОЛИСАН Е ;

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Н ПАТЕНТУ (61) Дополнительное к патенту (22) Заявлено 02,08,71 (21) 1687815/09 (23) Приоритет - (32) 06.08.70 (31) 61 582 (33) CIIIA (43) Опубликовано 25.04.78.Бюллетень № 15 (45) Дата опубликования описания0 1.09. "43, (51) М. Кл.е

Н 04 N 7/18

Государстееииый комитет

Совета Миииотров СССР оо делам изооретеиий и открытий (53) УДК 621.397 (088.8) Иностранцы

Аарон Кассель и Дональд Корельман (США) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

"Текникон Инструментс Корпорейшн" (США) (71) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ АНАЛИЗА ЖИДКОСТЕЙ

Изобретение относится к замкнутым телевизионным системам и может использоваться в многоканальных аналитических системах для анализа состава жидкостей, например, для определения содержания в крови глюкозы, билирубина, альбумина, и других компонентов.

Известно фотоэлектрическое устройство для анализа жидкостей, содержащее резервуары с проверяемой и эталонной жидкостями, имеющие прозрачные торцовые стенки, к которым подведены волоконные световоды от источника света, волоконно-оптический преобразователь, состоящий из диска, по окружности которого расположены упомянутые волоконные световоды, вращающийся световод, против одного из концов которого установлен фотоэлектрический преобразователь, выход которого подключен к входу предварительного логарифмического усилителя, оконечные усилители с индикатбрами (1).

Однако известное фотоэлектрическое устройство не обеспечивает высокой точности анализа.

Цель изобретения — повышение точности анализа.

Для этого в фотоэлектрическое устройство для анализа жидкостей, содержащее резервуары с проверяемой и эталонной жидкостями, имеющие прозрачные торцовые стенки, к которым подведены волоконные световоды от источника света, волоконно-оптический преобразователь, состоящий из диска, по окружности которого расположены упомянутые волоконные световоды, вращающийся световод, против одного из концов которого установлен фотоэлектрический преобразователь, выход которого подключен к входу предварительного логарифмического усилителя, и оконечные усилители с индикаторами, введены оптические фильтры, установленные между источником света и резервуарами, модули проба-хранение, кремниевые фотоэлементы, цифровой логический блок, синхронизирующий диск, установленный на одной оси с вращающимся световодом, к поверхности

lS которого подведены от источника света и кремниевых фотоэлементов дополнительные световоды, причем выходы кремниевых фотоэлементов подключены к цифровому логическому блоку, выходы которого подключены к модулям проба-хранение, включенным между выходом предварительного логарифмического усилителя и входами оконечных усилителей.

На фиг. 1 дана структурная схема предлагаемого фотоэлектрического устройства; на фиг. 2 изображен волоконно-оптический пре604518 з образователь, в плане; на фиг. 3 — синхронизирующий диск, вид сзади.

Фотоэлектрическое устройство для анализа жидкостей содержит источник 1 света, волоконные световоды 2 (2 — 1/1, 2 — 1/2 — 2 — n/1, 2 — п/2, где и — число каналов, выбираемое в зависимости от требуемого количества компонентов, содержащихся в анализируемой жидкости и подлежащих анализу, причем в каждом канале используется по два световода, vTo определяется наличием в каждом канале з,вуi резервуаров: одного — — с проверяемой. цру- !® гого — с эталонной жидкостью), оптические фнльгры 3 (3- 1 — -З---rr), резервуары 4 с проверяемой (4 — 1/! — 4 — и/1) и эталонной (4 — 1/2 — 4 — -и/2) жидкостями, имеющие прозрачные торцовые стенки, волоконно-оптический преобразователь 5, вращающийся световод 6, против одного из концов козорого ус-тановлен фотоэлектрический преобразователь 7, выход которого подключен к входу предварительного логарифмического усилителя 8, синхронизирующий диск 9, дополнительные светово, ды 10, кремниевые фотоэлементы 11, выходом подклю4)енные к цифровому логическому блоку 12 . выходы которого подключены к модулям проба-хранение 3 (13 — 1/1, 13 — 1/2

13 — п/1, 13 — n/2), оконечные усилители

14 (14 — 1 — 14 — и) с индикаторами 1" (15—

1 — 15 — и), привод 16, осуществляющий вращение синхронизирующего диска 9 и врашаюшегося световода 6.

Оптические фильтры 3 установлены между источником 1 света и резервуарами 4, имею- зо шими прозрачные торцовые стенки, к которым подведены волоконные световоды 2.

Волоконно-оптический преобразователь 5 (см. фиг. 2) состоит из диска, по окружности которого расположены волоконные световоды 2.

В 12-канальном фотоэлектрическом устройстве, например, по окружности диска расположено

24 волоконных световода.

Синхронизируюший диск 9 установлен на одной оси с врашаюшимся световодом 6, к поверхности которого подведены от источника 1 4О света и кремниевых фотоэлементов 11 дополнительные световоды 10. Поверхность синхронизируюшего диска 9 (см. фиг. 3) закодирована в бинарной системе так, что одни участки отражают свет, другие — поглощают его. Так, для 12-канального фотоэлектрического устройства поверхность синхронизируюшего диска должна быть разделена на 5, обычно круговых концентрических полос, которые, в свою очередь, разделены радиально на 12 полос, каждая из которых соответствует определенному каналу, и каждая из этих полос разделена на эталонную (на фиг. 3 заштрихована) и измерительную (на .фиг. 3 незаштрихована) полосы.

Модули проба-хранение !3 включены между выходом предварительного логарифмического усилителя 8 и входами оконечных усилителей 14.

Фотоэлектрическое устройство для анализа жидкостей работает следуюшим образом.

Дозы исследуемой жидкости, например крови. каждая из которых предварительно обработана методом колориметрического порционного анализа применительно к различным образцам крови, поступают в резервуары 4 — 1/1 —.

4 — п/1, а дозы жидкости известной концентрации, соответствующей колориметрйческому ана лизу для каждой из исследуемых доз, проходят через соответствующие резервуары 4 — 1/2—

4 — и/2 с эталонной жидкостью.

Свет от источника 1 через волоконные скотоводы 2 и оптические фильтры 3 падает на прозрачные торцовые стенки резервуаров 4 с проверяемой и эталонной жидкостями, проходит через резервуары и по волоконным световодам 2 передается к волоконно-оптическому преобразователю 5, Соотношение между излучением Р> от источника света 1 и излучением

Р, поступающим на волоконно-оптический ripeобразователь 5 определяется законом Беера.

Р=Р,10", где а — светопоглошающая способность образца жидкости;

Ь вЂ” длина пути света в резервуаре; с — концентрация компоненты образца жидкости.

Одновременно вращается синхронизируюший диск 9 и врашаюшийся световод 6; при каждом их обороте излучение от волоконно-оптического преобразователя в виде серий световых импульсов передается к фотоэлектрическому преобразователю, выходной ток 1 которого

1 = К Р, где К вЂ” постоянная фотоэлектрического преобразователя, определяемая его КПД и коэффициентом усиления.

С фотоэлектрического преобразователя 7 сигналы поступают на предварительный логарифмический усилитель 8, выходной сигнал которого пропорционален концентрации «с» соответствующего компонента в образце жидкости. где: К вЂ” постоянная Больцмана;

Т вЂ” абсолютная температура, C;

Q — заряд электрона;

1 — выходной ток фотоэлектрического преобразователя.

Таким образом, на выходе предварительного логарифмического усилителя напряжение пропорционально соответствующим измеренным и эталонным концентрациям жидкости.

При вращении синхронизирующего диска 9 световые сигналы преобразуются в электрические с помощью кремниевых фотоэлементов 11, управляющих работой цифрового логического блока 12. Выходной сигнал цифрового логического блока 12 соответствует точному положению синхронизирующего диска 9 и вращающегося световода 6 в любой момент времени, т. е. его выходной сигнал идентифицирует тот резервуар с жидкостью, световой сигнал от которого постуйил на фотоэлектрический преобразователь в данный момент времени.

Цифровой логический блок !2 предназначен для стробирования соответствующих модулей проба-хранение 13 каждого канала. Эти мо604518 дули работают в двух режимах: режиме слежения за входным аналоговым сигналом и в режиме хранения величины указанного аналогового сигнала. При попадании на фотоэлектрический преобразователь 7 излучения от резервуара с эталонной жидкостью цифровой логический блок 12 переключает модуль пробахранение соответствующего канала в режим

«хранение», когда модуль удерживает постоянным эталонное напряжение, соответствующее известной концентрации компонента в эталонной жидкости. При передаче же излучения от резервуара с исследуемой жидкостью соответствующий модуль проба-хранение работает в режиме измерения.

На входы модулей проба-хранение поступают также выходные сигналы с предваритель15 ного логарифмического усилителя 8.

При совпадении во времени сигналов с цифрового логического блока 12 и предварительного логарифмического усилителя 8 на выходе одного из модулей проба-хранение образуется сигнал постоянного тока, соответствующий эталонному напряжению, поступающему на один из входов оконечного усилителя 14 соответствующего канала, а на выходе другого модуля проба-хранение этого же канала образуется второй сигнал, превышающий (или 25 меньший) вышеупомянутый сигнал постоянного тока, который прикладывается к второму входу оконечного усилителя 14 этого же канала.

Выходной сигнал оконечного усилителя постоянного тока, пропорциональный разнице между фиксированным э1 алонным уровнем сигнала, полученным при известной концентрации компонента в эталонной жидкости, и меняющимся уровнем сигнала, соответствующим измеряемой концентрации компонента исследу- з емой жидкости, регистрируется индикатором 15 соответствующего канала.

Предлагаемое фотоэлектрическое устройство для анализа жидкостей имеет высокую точность и высокую скорость анализа образцов жидкости.

Формула изобретения

Фотоэлектрическое устройство для анализа жидкостей, содержащее резервуары с проверяемой и эталонной жидкостями, имеюш е прозрачные торцовые стенки, к которым подведены волоконные световоды от источника света, волоконно-оптический преобразователь, состоящий из диска, по окружности которого расположены упомянутые волоконные световоды, вращающийся световод, против одного из концов которого установлен фотоэлектрический преобразователь, выход которого подключен к входу предварительного логарифмического усилителя, оконечные усилители с индикаторами, отличаюи ееся тем, что, с целью повышения точности анализа, в него введены оптические фильтры, установленные между источйиком света и резервуарами, модули проба-хранение, кремниевые фотоэлементы, цифровой логический блок, синхронизирующий диск, установленный на одной оси с вращающимся световодом, к поверхности которого подведены от источника света и кремниевых фотоэлементов дополнительные световоды, причем выходы кремниевых фотоэлементов подключены к цифровому логическому блоку, выходы которого подключены к модулям проба-хранение, включенным между выходом предварительного логарифмического усилителя и входами оконечных усилителей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент Англии № 946822, кл. Н 3 Г, 15.01.64.

) . «

604518

Фиг. Р

Фиг. Я аз 1939/5

Тираж 805 Подписное

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4