Устройство для микробиологических исследований

 

Союз Советския

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ои 784865 (б1) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 261278 (21) 2734465/28-13 (5!)М. Кл.з

A 61 В 5/00

С 12 К 1/10 с присоединением заявки №

{ осударствеиный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет (53) УДК615. 471:

:576.8(088.8) Опубликовано 07.12.80. Бюллетень ¹ 45

Дата опубликования описания 071280 ф ж:ж7 «И: « !МС«Ф . г.«

ФВ.Н. Бреэгунов, В.Д. Бунин и В.N. фомчеикоВ (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт прикладной микробиологии (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Изобретение относится к медицине и касается техники идентификации клеток и контроля их физиологического состояния, применяемой в научных исследованиях и в микробиологической промышленности .

Известно устройство для микробиологических исследований, содержащее ячейку для размещения исследуемой культуры, соединенную с оптоэлектронным преобразователем и регистрирую-, щим прибором, термостат ., систему перемешивания и слива исследуемой культуры и перестраиваемый по частоте генератор. О физиологическом состоянии клеток судят по частотной зависимости эффектов ориентации и цепеобразования (ориентационный спектр) и их диэлектрофоретического осаждения (диэлектрофоретический спектр) (г).

Однако известное устройство не обеспечивает высокой точности контроля и разрешения вследствие длительного времени анализа и ограниченного диапазона частот, обусловленного емкостными свойствами ячейки. Известное устройство имеет значительную продолжительность регистрации спектра за счет ручной. установки частоты и амплитуды напряжения генератора для регистрации каждой точки спектра. Смена образца с возникшими после воздействия поля агрегатами клеток производится после установки требуемой частоты и напряжения генератора, Длительность анализа ухудшает точность измерения истинных ориентационных и диэлектрофоретических спектров

10 за счет изменений в клетках суспензии, вызванных выходом ионов в растворитель и увеличением электропроводности суспензии.

Ухудшение точности вызывает и не15 точная установка напряжения от измерения к измерению и неточная установка частоты при измерениях спектров различных образцов. Шунтирование выхода генератора емкостью ячейки на

20 высоких частотах:сужает рабочий диагазон частот и ухудшает точность исследований за счет потери информативного высокочастотного отрезка спектра.

25 Цель изобретения — повышение точности и разрешающей способности при идентификации и контроле состояния клеток.

Поставленная цель достигается тем, 3Q что в устройство введены последова784865 тельно соединенные блок запуска, генератор импульсов, блок управления, счетчик, дешифратор, дополнительный перестраиваемый генератор и коммутатор. Причем, счетчик через второй дополнительно введенный дешифратор соединен со вторым дополнительно введенным коммутатором, а выходы обоих коммутаторов соединены со входами / ячейки, 1 дополнительный перестраиваемый генератор выполнен в виде последовательно соединенных задающего блока, активного элемента и низкочастотного фильтра.

На фиг. 1 .изображена структурная схема устройства для микробиологичес- ких исследований, на фиг. 2 - ячейка, входящая в устройство. .Устройство для микробиологических исследований содержит перестраиваемый по частоте генератор 1, коммутаторы 20

2 и 3, дешифраторы 4 и 5, блок 6 запуска, генератор 7 импульсов, блок

8 управления коммутаторами, источник

9 света, ячейку 10, термостат 11 образца, линию 12 подачи образца,"линию

13 приема образца, систему 14 перемешивания и слива образца, оптоэлектрон-, Ный преобразователь 15, регистрирующий прибор 16, счетчик 17 частот,до- полнительный перестраиваемый генератор 18, выполненный в виде последова- . тельно соединенных задающего блока

19, активного элемента 20 и низкочастотного фильтра 21.

Ячейка 10 состоит из корпуса 22, выполненного из диэлектрического материала, с полостью 23 и каналами 24 и 25, к которым подсоединены линия

12 подачи образца и линия 13 йрйема образца. Полость 23 образована корпусом 22 и стеклами оптических окон 40

26 и 27 и в ней расположены электроды 28 и 29, имеющие основные выводы

30 и 31 и дополнительные выводы 32 и

33 °

Устройство работает следующим об- 4 разом.

Полость 23 ячейки 10 заполняется клеточной суспензией из термостате 11 образца через линию 12 подачи образца и канал 24. Световой поток от источника 9 света, пройдя через стекла оптических окон 26 и 27 и заполненную суспензией полость 23 ячейки 10 с электродами 28 и 29 поступает на оптоэлектронный преобразователь 15, который йреобразует его в электрический сигнал, записываемый регистрирующим прибором 16. Гармоническое электрическое напряжение в виде радиоимпульса, который формируется коммутатором

2 или коммутатором 3; поступает на - @) электроды 28 и 29 через основные выводы 30 и 31 или через дополнительные выводы 32 и 33 соответственно либо от перестраиваемого по частоте генератора 1, либо от дополнительного пе- 6

Рестраиваемого генератора 18. При подаче радиоимпульса на электроды 28 и 29 клетки в суспензии, заполняющей полость 23, за счет, наведенного дипольного момента ориентируются параллельно или перпендикулярно (в зависимости от диапазона частот) линиям электрического поля и осаждаются на электродах 28 и 29 в силу неоднородности электрического поля, обусловленной конфигурацией электродов.

Это приводит к изменению прозрачности суспензии, заполняющей полость. 23, причем за счет малого времени ориен- . тацйи и большого времени диэлектрического осаждения эффекты легко различимы. При подаче следующего радиоимпульса с другой частотой заполнения, вследствие частотной зависимости величины электрического дипольного момента, индуцируемого полем в клетках, степень ориентации и осаждения клеток меняется, что приводит к другой интенсивности проходящего через ячейку 10 светового потока от источника 9 света. Изменения светового потока на каждой из частот записываются регистрирующим прибором 16.После окончания каждого радиоимпульса система 14 перемешивания путем создания серии гидравлических ударов в полости 23 через линию 13 приема образца и канал 25 сбивает осадок клеток с электродов 28 и 29 сливает через, систему 14 перемешивания использованный объем суспензии и готовит устройство для регистрации следующей точки спектра. Расположение каналов

24 и 25 на противоположных торцах ячейки 10 позволяет наиболее быстро и эффективно очищать полость 23 от остатков использованной суспензии,которые содержат агрегированные комплексы клеток, искажающие результаты последующего анализа.

В устройстве использован принцип построения спектров по дискретному множеству частот. Длительность импульса на каждой частоте и паузы между ними, необходимые для вспомогательных операций по перемешиванию и сливу, задаются генератором 7 импульсов. Регистрация спектров происходит тогда, когда блок 6 запускает

-генератор 7, который выдает импульсную последовательность. Номер генерируемой частоты, соответствующий количеству импульсов от генератора 7 импульсов и сосчитанный счетчиком 17 частот, определяется дешифраторами 4. и 5. Выходной сигнал дешифраторов вызывает генерирование гармонических колебаний в перестраиваемом генераторе 1 или дополнительном перестраиваемом генераторе 18. Приход очередного импульса с генератора 7 импульсов вызывает .увеличение записанного в счетчике 17 частот номера на единицу и генерирование следующей частоты.

784865

Дешифратор 4 обеспечивает работу Идентификация клеток и контроль электронно-перестраиваемого генерато- их физиологического состояния осущестра 1 в нижней части диапазона, где вляется на основе исследования ориенреактивными параметрами ячейки 10 тационных и диэлектрофоретических можно пренебречь. Дешифратор 5 обес- спектров, имеющих характерные особенпечивает работу электронно-перестраи- ности у клеток разных видов и изменяваемого генератора 18, работающего в ющихся при изменении физиологического

5 высокочастотной части диапазона ис- . состояния клеток. пользуемых частот, где емкость ячей- Повышение точности и разрешающей ки 10 существенна и включена в схему способности достигается в предложенгенератора 18.

10 ном устройстве автоматизацией проце

Из управляющих сигналов с выхода са измерения и сокращением времени ссчетчика 17 частот и генератора 7 им- анализа за счет более быстрой перестпульсов блок 8 управления коммутато- ройки частоты генераторов и смены обрами вырабатывает сигналы для комму- разца, а также снятия спектров в ботаторов 2 и 3. В нижней части диапа- лее широкой полосе частот при высозона частот при постоянно включенном 15 кой точностй установки частоты и накоммутаторе 3 коммутатор 2 формирует пряжения на электродах ячейки, а такрадиоимпульс при одновременном подклю- же независимости параметров генераточении электродов 28 и 29 ячейки 10 че- ра при меняющихся электрических пара. рез основные выводы 30 и 31 к выходу метрах клеточной суспензии. перестраиваемого генератора 1. В верх-2О Формула изобретения ней части диапазоиа частот коммутатор .устройство для микробиологических

2 постоянно разомкнут, а коммутатор исследований, содержащее ячейку для

3 формирует радиоимпульс при подсое- размещения исследуемой культуры, соединении ячейки 10 к выходу дополни- диненную с оптоэлектронным преобраэотельного перестраиваемого генерато- >5 вателем и регистрирующим прибором,терра 18. мостат,. систему перемешивания и слиДействующее значение напряжения ва исследуемой культуры и перестраимежду электродами 28, 29 ячейки 10 ваемый по частоте генератор, о т л истабилизируется у генераторов 1 и 18 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью системами автоматической регуЛировки повышения точности и разрешающей сповыхода. собности при идентификации и контроУсловия возбуждения генератора 18, ле состояния клеток, в него введены выполненного по схеме с отрицательным последовательно соединенные блок засопротивлением, носят специфический пуска, генератОр импульсов, блок упхарактер. Емкость ячейки 10 входит равления, счетчик, дешифратор, дополв нагрузочную фаэосдвигающую цепь З5 нительный перестраиваемый генератор (RC), обеспечивающую наряду с собст- и коммутатор, причем счетчик через венными реактивными параметрами ак- вторЬй дополнительно введенный дешифтивного элемента 20 возникновение у ратор соединен с перестраиваемым по этого элемента отрицательного входно- частоте генератором, выход которого го сопротивления и выполнения балан- Я соединен со вторым дополнительно вве" са амплитуд на генерируемой частоте. деннйм коммутатором, а выходы обоих

Изменение емкости ячейки 10 между коммутаторов соединены со входами электродами 28 и 29 эа счет изменения ячейки. параметров клеточной суспензии при 2. Устройство по п. 1, о т л и необходимом фазовом сдвиге в этой це- ч а ю щ е е с я .тем, что дополнип вызывает появление избытка отрица- тельный перестраиваемый генератор выи

45 тельного сопротивления и возможность полнен в виде последовательно соедивозникновения совместно с колебания- ненных задакщего блока,.активного ми основной гармоники колебаний,выс- элемента и низкочастотного фильтра. ших гармоник. Фильтрация этих гармо- Источники информации ник осуществляется низкочастотным принятые.во внимание при экспертизе

56

t фильтром 21. Баланс фаз, задающий эна- - 1. Авторское свидетельство СССР чение генерируемой частоты, определя- М 469748, кл. С 12 К 1/10, 1974 (проется задающим блоком 19. тотяп).

27

Составитель Ф. Рогожанский

Редактор С. Титова Техред М.Петко Корректор С. Шекмар

Заказ 8699/3 Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4