Пристрій для контролю люмінесценції біологічних об’єктів

1 Пристрій для контролю люмінесценції біологічних об'єктів, який містить оптично зв'язані джерело світла, монохроматор, фосфороскоп, вимірювальну кювету, перший фотоелектронний множник для реєстрації флуоресценції зразка, який встановлений до фосфороскопу перпендикулярно напрямку розповсюдження світла, що збуджує, за допомогою блока, який містить оптичний отвір та змінний світлофільтр, при цьому вихід фотоелектронного множника з'єднаний із входом аналогового підсилювача, зв'язаного з блоком реєстрації, другий фотоелектронний множник для реєстрації в режимі ліку квантів світла хемілюмінесценції та фосфоресценції зразка, з'єднаний із вимірювальною системою, яка містить широкосмужний підсилювач імпульсів, вихід якого з'єднаний з аналізатором імпульсів, який, в свою чергу, з'єднаний з лічильником імпульсів, який з'єднаний через блок реєстрації з принтером, а другий вихід лічильника імпульсів з'єднаний з блоком програми, з'єднаний з блоком автоматики, при цьому блок автоматики з'єднаний з вимірювачем швидкості оберту дисків, регулятором швидкості оберту дисків фосфороскопу та мішалки суспензії зразка, при цьому вимірювальна кювета оптично зв'язана з джерелом світла за допомогою дзеркала з алюмінієвим покриттям, що перевідображає, встановленого в фосфороскопі під кутом до оптичної осі джерела світла, при цьому фосфороскоп містить вал з встановленими на ньому дисками, який відрізняється тим, що в пристрій додатково введені блок регулювання світловим потоком, який встановлений після монохроматора на оптичному шляху світла, що збуджує, блок контролю світлового потоку та блок керування світловим потоком, при цьому блок регулювання світловим потоком оптично зв'язаний з блоком контролю світлового потоку, вихід якого з'єднаний з блоком реєстрації, а блок керування світловим потоком по входу з'єднаний з блоком програми, а по виходу - з блоком регулювання світловим потоком, що збуджує, крім того, у фосфороскопі встановлений терморегулятор безпосередньо в контакті з вимірювальною кюветою, який з'єднаний з виходом блока керування температури зразку, вхід якого з'єднаний з блоком програми, до того ж, перший та другий фотоелектронні множники з'єднані з блоком живлення стабілізованої високовольтної напруги, який має незалежні виходи, а вихід аналогового підсилювача з'єднаний з одним із входів амплітудноцифрового перетворювача, вихід якого зв'язаний з блоком реєстрації, який містить інтерфейс, персональний комп'ютер та принтер, при цьому персональний комп'ютер з'єднаний з реле часу, яке зв'язане з лічильником імпульсів 2 Пристрій по п 1 , який відрізняється тим, що дзеркало з алюмінієвим покриттям виконане фокусуючим та встановлене під кутом до оптичної осі джерела монохроматичного світла так, щоб світло, що збуджує та перевідображає, було сфокусоване на центральну вісь вимірювальної кювети 3 Пристрій по п 1 , який відрізняється тим, що додатково на валу фосфороскопа встановлені два диски, які утворюють з першим та другим дисками, а також з третім та четвертим дисками, дві групи з трьох взаємно зорієнтованих дисків, які можуть обертатись, перша з яких знаходиться на вході, а друга - на виході фосфороскопа, при цьому між дисками в кожній групі додатково закріплена нерухома пластина, оптичні вікна кожної пластини суміщені з вікнами фосфороскопа, до того всі диски, що обертаються, та нерухомі пластини, а також вал фосфороскопа та його корпус виконані із струмопровідного матеріалу, корпус, в свою чергу, виконаний заземленим 4 Пристрій по п 1 , який відрізняється тим, що вимірювальна кювета в нижній частині має термічний зв'язок з терморегулятором 5 Пристрій по п 1 , який відрізняється тим, що додатково введений диск з набором інтерференційних або граничних світлофільтрів, які покривають спектр в діапазоні від 390 до 710 нм, при цьому диск встановлений всередині фосфороскопа перед другим фотоелектронним множником 6 Пристрій по п 1 , який відрізняється тим, що обертання вала фосфороскопа здійснюється за допомогою крокового двигуна, робота якого реалізується блоком керування кроковим електродвигу О со Ю Ю 55473 ном, в склад якого входять генератор частоти, формувач імпульсів та подільник частоти, які мають зв'язок з комп'ютером 7 Пристрій по п 1 , який відрізняється тим, що терморегулятор виконаний у вигляді пристрою підтримування заданої температури шляхом варіювання температури в бік підвищення - активного нагрівання та зниження - пасивного охолодження, в границях від 20°С до 50°С 8 Пристрій по п 1 , який відрізняється тим, що блок регулювання світловим потоком виконаний у вигляді диска з набором нейтральних світлофільтрів, які знижують інтенсивність світла від монохроматора в границях від 2% до 99% 9 Пристрій по п 1 , який відрізняється тим, що терморегулятор з'єднаний з блоком керування температури зразка в границях від 20°С до 30°С для встановлення розмірного коефіцієнта в залежності інтенсивностей хемілюмінесценції, фосфоресценції та флуоресценції від температури за законом Ареніуса Винахід відноситься до біологи, медицини та екологи, зокрема, до медико-бюлопчного приладобудування, до вимірювальних систем контролю люмінесценції, біологічних об'єктів, біологічних мембран (ліпідної та білкової їхніх частин), для вивчення структурно-функціональної організації, в тому числі для рішення науково-практичних та фундаментальних задач ГІГІЄНИ, фармакології та токсикологи, сільського господарства, екології т а т л Відомий пристрій, хемілюмінометр медичний ХЛМТЦ - 01 [1], до складу якого належать блок детектування, лічильник фотонів на базі ФЕМ 130, що працює в одноелектронному режимі ліку фотонів з блоком живлення, стабілізованого високовольтної напруги, радюлюмінесцентне джерело ЕЯ - 1, потенціометр КСП - 4 та цифропечатний пристрій При цьому блок детектування містить пристрій бюстат, вимірювальну камеру з пристроєм перемішування проби та реактивів через гніздо дозування з можливістю зміни проби, їхнього світлозахисту та термостатування, а також охолодження ФЕМ Крім того, в блоці детектування встановлений блок світлозахисту та переривання світлових потоків від об'єкта дослідження, блок керування зміни проби, формувач часових ВІДМІТОК та радюлюмінесцентне джерело стандартизовано го потоку квантів світла Фотоелектронний множник обладнаний захисним екраном від запотівання конденсатом фотокатоду Лічильник фотонів містить аттенюатор, вхід якого з'єднаний з анодом ФЕМ - 130, а вихід - з входом широкосмужного підсилювача, вихід якого з'єднаний і входом дискримінатору, який має ланцюг живлення від стабілізованого джерела напруги, який також живить блок індикаторів Вихід дискримінатору з'єднаний з формувачем, який послідовно з'єднаний з перетворювачем Другий вхід перетворювача з'єднаний з виходом пристрою керування, який з'єднаний з формувачем ВІДЛІКІВ часу, з переривачем контактного типу для керування блоком світлового захисту, та лічильником циклів Вихід перетворювача з'єднаний і входом реверсивного лічильника, вихід якого з'єднаний із входами блоку індикації та блоком ключів електронних Вихід останнього з'єднаний з цифропечатним пристроєм, а другий вихід перетворювача з'єднаний із самописцем Пристрій перемішування з механічною електромішалкою складається з корпусу, лопатки механічної мішалки, корпусу фіксатора, кришки, на якій встановлений електродвигун всередині корпусу, вимикач кінцевий, голка вводу ХІМІЧНОГО реагентуіндуктору хемілюмінесценції та кабель Таблиця 1 Технічні характеристики хемілюмінометру Оптичний діапазон, спектр хемілюмінесценції біологічно400 - 600 нм, Перший режим, го об'єкта 200 - 400 нм, другий режим Інтенсивність хемілюмінесценції 104 10° квант/сек Температура термостатування 10 35° С ± 2 % КІЛЬКІСТЬ проб вимірювання в ДОСЛІДІ 19 проб по 10 см'5 кожна Тривалість циклу виміру 2,4 сек з однієї проби Період між вимірами 4 сек Режими вимірів Частота, сумування, віднімання, набір статистики Хемілюмінометр ХЛМТЦ - 01 орієнтований на дослідження біологічних рідин, одноклітинних мікроорганізмів та мікроводоростей, органічних сполук та ХІМІЧНИХ препаратів т а т п До недоліків цього пристрою необхідно віднести неможливість реєструвати фосфоресценцію та флуоресценцію біологічних мембран, відсутність можливості досліду параметричної чутливості температурну чутливість, а також великі габарити вимірювального комплексу У цьому зв'язку відомий пристрій [2] - для виміру фосфоресценції у кімнатній температурі біологічних об'єктів, до складу якого входять освітлювач - ртутна лампа ДРК - 120 А, монохроматор ЕМГ - 3, фосфороскоп із двома дисками, що обертаються, подвійний монохроматор ДФС - 12, фо 55473 томножник ФЕМ - 39 А, ультракрюстат для охолодження ФЕМ, резонансний підсилювач опорного сигналу У2 - 6, підсилювач-повторювач, логарифмічний підсилювач, швидко діючий потенціометр Н 3021 - 1, амплітудно цифровий переутворювач, інтерфейс, мікро-ЕОМ "Електроніка Д 3 - 28", цифропечатний пристрій (принтер) До хиб вказанного пристрою можна віднести - Пристрій реєструє тільки фосфоресцентне випромінювання біологічних мембран та не дозволяє досліджувати хемілюмінесценцію та флуоресценціє того ж самого об'єкту досліду одночасно та в реальному масштабі часу - Спостерігання фосфоресценції можливі лише в прозорих середовищах, так як проходження світла, що збуджує, через зразок, який досліджуємо, є сквозним що не дозволяє вивчати мутні розчини та тверді непрозорі об'єкти - Відсутній механізм перемішування розчинів, що визначає високу динамічну помилку виміру, так як у вимірювальній камері відбувається осадження частин в суспензії - Немає пристосування для вводу у вимірювальну камеру в процесі реєстрації фосфоресценції в реальному масштабі часу речовин-активаторів аботоксикантів, який мають інтерес для досліду - Для реєстрації фосфоресценції необхідно з розчину з біологічним зразком вилучити кисень тушитель флуоресценції та фосфоресценції Відомий пристрій [3] - для флуоресцентної спектроскопії білків та виміру спектру флуоресценції - в залежності від інтенсивності флуоресценції від довжини хвилі світла, що випромінюється, а також спектру збудження - залежності інтенсивності флуоресценції від довжини хвилі світла, що збуджує, до складу яких належать джерело ультрафіолетового світла, вхідний отвір, лінзи, монохроматор збудження, кювета з джерелом, що досліджується, лінзи, що фокусують, монохроматор флуоресценції, вихідний отвір, фотоелектронний множник, високовольтні стабілізатори напруги, широкосуміжні підсилювачі аналогового сигналу частотомір, цифропечатний пристрій та самописець Вимірювальний комплекс виконаний двоканального типу з можливістю отримання диференційних спектрів для досліду кінетики конформаційних змін ферментів при їхньому функціонуванні в біологічних середовищах ти До недоліків цього пристрою необхідно віднес - Неможливість реєстрації слабких світлових сигналів хемілюмінесценції та фосфоресценції, а відсутність перемішування суспензії у вимірювальній камер визначає велику динамічну помилку виміру - Низький світлозахист визначає високу помилку виміру та практично виключає вимір окремих квантів світла Найбільш близьким до запропонованого пристрою є відомий пристрій для реєстрації при кімнатній температурі люмінесценції біологічних мембран [4], до складу якого надходять оптично пов'язані джерело випромінювання, монохроматор, фосфороскоп, вимірювальна кювета та перший фотоелектронний множник, який приєднаний до вимірювальної електричної системи Причому кювета встановлена у фосфороскопі та розташована на оптичній ВІСІ від першого фотоелектронного множника, а фосфороскоп обладнаний вікнами та валом, що обертається, на якому встановлені перший та другий диски Відрізняється тим, що ціллю є поширення функціональних можливостей пристрою за рахунок реєстрації наряду із фосфоресценцією зразку його флуоресценції та хемілюмінесценції В пристрої додатково введений другий фотоелектронний множник, реєстратор флуоресценції, шторка, дозатор вводу реагенту до кювети та пристрій перемішування, перевідображуюче дзеркало, два додаткових диски та дві пластини оптичними вікнами, блок керування та блок автоматики, який містить високо- та низькозворотний двигуни, два електромагніта та муфта При цьому другий фотоелектронний множник оптично пов'язаний з кюветою та розташований так, що його оптична вісь перпендикулярна оптичній ВІСІ джерела Шторка встановлена між монохроматором та фосфороскопом, оптична вісь першого фотоелектронного множника паралельно зсунена відносно осі джерела випромінювання Кювета оптично пов'язана з джерелом світла за допомогою перевідображаючого дзеркала, яке встановлене у фосфороскопі під кутом до оптичної ВІСІ джерела При цьому кювета виконана циліндричною із плавкого кварцу та з'єднана із дозатором вводу реагенту та пристроєм перемішування Додаткові диски встановлені на валу фосфороскопа та утворюють з першим та другим дисками фосфороскопа ВІДПОВІДНО першу та другу пари дисків При цьому між дисками в кожній парі закріплена пластина, оптичні вікна кожної пластини суміщені з вікнами фосфороскопа вхід блока керування приєднаний до виходу електричної вимірювальної системи, перший вихід блока керування пов'язаний з реєстратором флуоресценції, а другий вихід - з блоком автоматики При цьому обидва електродвигуна блока автоматики під'єднані до валу фосфороскопа При цьому низькозворотний електродвигун з'єднаний з валом фосфороскопа за допомогою муфти, до якої приєднаний один з електромагнітів, а другий електромагніт з'єднаний зі шторкою Перевідображуюче дзеркало зроблене з алюмінієвим покриттям Для виключення доступу повітря до зразку кювета встановлена в середині фосфороскопа так, що утворює разом з кришкою фосфороскопа замкнену систему Пристрій перемішування біологічного зразка виконано у вигляді капіляру, який з'єднаний каналом з гумовою грушею При цьому як патрубок дозатору, так і капіляр введені до кювети через світлонепроникну кришку З ціллю реєстрації сверхслабкого СВІТІННЯ та фосфоресценції в режимі рахунку фотонів вимірювальна електрична система вимкає послідовно з'єднані широкосмужний підсилювач імпульсів, аналізатор та лічильник імпульсів, до якого приєданий цифропечатний пристрій Оптичний отвір, що регулюється, та змінний світлофільтр з вузьким спектром світлопроникнення послідовно встановлені між фосфороскопом та другим фотоелектронним множником З ціллю підвищення відтворення вимірів при 55473 реєстрації фосфоресценції шляхом регулювання та стабілізації частоти оберту дисків у фосфороскопі в пристрій введені регулятор частоти оберту та лічильник обертів, які з'єднані з високообертним двигуном Технологія виміру передбачає декілька режимів, а саме 1 вимір фосфоресценції з відніманням темневого струму від робочого розчину, який використовується в якості фону, 2 вимір спонтанної хемілюмінесценції, 3 вимір фосфоресценції від біологічного зразку з реєстрацією флуоресценції одночасно, 4 вимір індукованої хемілюмінесценції за рахунок вводу до зразку дозатором речовиниіндуктора (двохвалентне залізо, перекису водню та ш) До хиб даного вимірювального пристрою варто віднести - Відсутність можливості виміру параметричної чутливості біологічних мембран (термочутливості) - Значна динамічна помилка виміру індукційних явищ, так як в результатах контролю не враховуються фазність реакції біологічних об'єктів та його часова організація В основу винаходу поставлена задача, перша задача - організація такого технологічного процесу вимірів трьох видів люмінесценції - хемілюмінесценції, фосфоролюмінесценцм та флуоресценції, який забезпечував би контроль параметричної чутливості біологічного об'єкта (оцінки стану структурно-функціональної організації біологічних мембран), що важливо для метрологічного забезпечення ДОСЛІДІВ без використання прийому побудування калібровочних кривих Друга задача це підвищення світлозахисту вимірювальної камери в темневому режимі виміру як хемілюмінесценції, так і фосфоресценції Технічний результат, що може бути отриманий при використанні винаходу забезпечується за рахунок того, що реалізована можливість вибору трьох різних фізичних явищ люмінесценції біологічних об'єктів з одного зразку в реальному масштабі часу Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в пристрій, який пропонується, для контролю люмінесценції біологічних об'єктів, містяться оптично зв'язані джерело світла, монохроматор, фосфороскоп, вимірювальна кювета Крім того, є перший фотоелектронний множник для реєстрації флуоресценції зразку, який встановлений до фосфороскопа перпендикулярно напрямку розповсюдження світла, що збуджує, за допомогою блоку, який містить оптичний отвір та змінний світофільтр При цьому вихід фотоелектронного множника з'єднаний із входом аналогового підсилювача зв'язаного з блоком реєстрації А другий фотоелектронний множник для реєстрації в режимі ліку квантів світла хемілюмінесценції та фосфоресценції зразку, з'єднаний із вимірювальною системою, яка містить широкосмужний підсилювач імпульсів, вихід якого з'єднаний з аналізатором імпульсів, який, в свою чергу, з'єднаний з лічильником імпульсів Останній з'єднаний через блок реєстрації з принтером, а другий вихід лічильника імпульсів з'єднаний з блоком програми Блок програми, який 8 визначає режими вимірів люмінесценції, з єднаний з блоком автоматики, при цьому блок автоматики, з'єднаний з вимірювачем швидкості оберту дисків, регулятором швидкості оберту дисків фосфороскопа та мішалки суспензії зразка Вимірювальна кювета оптично зв'язана з джерелом світла за допомогою дзеркала з алюмінієвим покриттям, що перевідображає, вставленого в фосфороскопі під кутом до оптичної ВІСІ джерела світла При цьому фосфороскоп містить вал з встановленими на ньому дисками Крім цього, згідно винаходу, в пристрій додатково введені блок регулювання світловим потоком, який встановлений після монохроматора на оптичному шляху світла, що збуджує, блок контролю світлового потоку та блок керування світловим потоком При цьому блок регулювання світловим потоком оптично пов'язаний з блоком контролю світлового потоку, вихід якого з'єднаний з блоком реєстрації, а блок керування світловим потоком по входу з'єднаний з блоком програми, а по виходу - з блоком регулювання світловим потоком, що збуджує Крім того, у фосфороскопі встановлений терморегулятор безпосередньо в контакті з вимірювальною кюветою, який з'єднаний з виходом блоку керування температури зразка, вхід якого з'єднаний з блоком програми До того ж, перший та другий фотоелектронні множники з'єднані з блоком живлення стабілізованої високовольтної напруги, який має незалежні виходи Вихід аналогового підсилювача з'єднаний з одним із входів амплітудно цифрового перетворювача, вихід якого зв'язаний з блоком реєстрації, який містить інтерфейс, персональний комп'ютер та принтер При цьому персональний комп'ютер з'єднаний з реле часу, яке зв'язане з лічильником імпульсів Згідно ДО винаходу, дзеркало з алюмінієвим покриттям виконане фокусуючим та встановлене під кутом до оптичної ВІСІ джерела монохроматичного світла так, щоб світло, що збуджує та перевідображає, було сфокусоване на центральну вісь вимірювальної кювети Крім того, в пристрої додатково на валу фосфороскопа встановлені два диски, які утворюють з першим та другим дисками, а також з третім та четвертим дисками, дві групи з трьох взаємно зорієнтованних дисків, які можуть обертатись Перша група знаходиться на вході, а друга - на виході фосфороскопа При цьому між дисками в кожній групі додатково закріплена нерухома пластина, оптичні вікна кожної пластини суміщені з вікнами фосфороскопа До того ж всі диски, що обертаються, та нерухомі пластини, а також вал фосфороскопа та його корпус виконані із струмопровідного матеріалу, корпус в свою чергу заземляється В пристрою також є вимірювальна кювета, в нижній частині якої організований термічний зв'язок з терморегулятором До того ж в пристрій додатково введений диск з набором інтерференційних або граничних світлофільтрів, які покривають спектр в діапазоні від 390 до 710 нм, при цьому диск встановлений всередині фосфороскопа перед другим фотоелектронним множником Особливістю пристрою є те, що обертання ва 55473 ла фосфороскопу здійснюється за допомогою крокового двигуна Режим роботи останнього реалізується блоком керування кроковим електродвигуном, в склад якого входять генератор частоти, формувач імпульсів та подільник частоти, які мають зв'язок з комп'ютером Слід ВІДМІТИТИ те, що терморегулятор виконаний у вигляді пристрою підтримування заданої температури шляхом варіювання температури в бік підвищення - активного нагрівання та зниження - пасивного охолодження, в границях від 20° С до 50° С Крім того, блок регулювання світловим потоком виконаний у вигляді диска з набором нейтральних світлофільтрів, які знижують інтенсивність світла від монохроматора в границях від 2 % до 99 % Варто також підкреслити, що терморегулятор з'єднаний з блоком керування температури зразка, який за ВІДПОВІДНОЮ програмою східчасте змінює температуру в границях від 20° С до 30° С для встановлення розмірного коефіцієнта в залежності інтенсивностей хемілюмінесценції, фосфоресценції та флуоресценції від температури за законом Ареніуса Ті вищевказані ознаки, що їх в запропонованому винаході використано, дозволяють досягти вирішення поставлених задач тому, що в пристрої організовано абсолютний світлозахист вимірювальної камери в момент виміру хемілюмінесценції, в момент освітлення вимірюється флуоресценція та в наступний момент затемнення вимірюється повільна флуоресценція Виміри з одного зразку одночасно в реальному масштабі часу трьох типів різних люмінесцентних характеристик (хемілюмінесценція, фосфоресценція та флуоресценція) дозволяють скомплексувати їх в узагальнюючий показник стану структурно-функціональної організації біологічних мембран При цьому інтенсивність світла, що збуджує підтримується постійною та заданою в залежності від режиму ВІДПОВІДНОГО етапу виміру, а температуру біологічного зразка встановлюють такою, щоб можна було б здійснювати колібрування вимірювального тракту з ціллю реалізації абсолютних вимірів Здійснення абсолютних вимірів можливі віходячи з факту залежності флуоресценції від температури за добре відомим законом Ареніуса Суть запропонованого винаходу й методологічний аспект Один з важливіших напрямків в біологи, медицині, ветеринари, фармакології та екологи, зокрема контролю токсичності природних та стічних вод методами бютестування є вивчення біологічних мембран - багатокомпонентних надмолекулярних систем, які забезпечують структурну обособленість та ЦІЛІСНІСТЬ клітин, а також їхніх внутріклітинних органел Практично всі фундаментальні життєві процеси - такі як біоенергетика, поділення клітин, транспорт речовин, збудження та поведінка нервового імпульса, імунна ВІДПОВІДЬ, рухома активність та т п - здійснюється з прямою або непрямою участю біологічних мембран Як єдине функціональне створення вони визначають топографію та внутрішню організацію ферментів, поліферментних комплексів та через міжмолекулярну 10 взаємодію регулюють рівні їхньої католичної активності та специфічності функціонування Завдяки цьому різноманітні аспекти функціональної активності мембран визначаються їхньою структурною організацією та, насамперед, структурнодинамічним станом основних компонентів мембран-білків та ЛІПІДІВ, ЯКІ функціонують в умовах електростатичних полів, інтенсивність яких визначається унікальністю біологічних властивостей та трансмембранних потенціалів Встановлено, що біологічні мембрани хемілюмінесцирують та фосфоресцирують Для вивчення біологічних мембран широко використовують різні біофізичні методи досліду [5] До них відносять і люмінесцентні методи хемілюмінесцентні, фосфоресцентні та методи флуоресцентних ДОСЛІДІВ, а також бюлюмінесцентний аналіз Кожен з цих методів дозволяє досліджувати різні за своєю природою процеси в біологічній КЛІТИНІ, мембран або біологічної рідини Вказані методи володіють виключно високою чутливістю, експресністю аналізу та можливістю досліджувати біологічні мембрани Спроба співставити явища хемілюмінесценції, бюлюмінесценцп, фосфоресценції та флуоресценції з урахуванням єдиного підходу досліду складних біологічних систем до наступного часу не були повінчені успіхом, так як на практиці досліди проводились розрізнено без урахування синхронізації ДОСЛІДІВ З ОДНОГО Й ТОГО ж об'єкта та в реальному масштабі часу В першу чергу це зв'язано з відсутністю вимірювальних систем контролю та адекватних методів агрегирування результатів ДОСЛІДІВ ДЛЯ обгрунтування концепції комплексного багатофакторного досліду та необхідності багатопараметричного аналізу люмінесцентних характеристик біологічних об'єктів розглянемо коротко основні властивості та закономірності вищевказаних методів досліду та їхній взаємозв'язок СВІТІННЯ ТІЛ зумовлене нагріванням до високої температури називається випромінюванням енергії накалених тіл Це рівноважне випромінювання Всі ІНШІ ТИПИ випромінювання світла називаються люмінесценцією та подають собою нерівноважне випромінювання При люмінесценції система втрачає енергію а це визначає, що для компенсації цих втрат треба підводити енергію ззовні РІЗНОВИДНОСТІ люмінесценції класифікують саме за цим типом зовнішнього джерела енергії Виділяють електролюмінесценцію - що збуджується електричним струмом, радіолюмінесценція, що виникає під дією частин високої енергії, хемілюмінесценцію, що виникає в результаті ХІМІЧНИХ реакцій, різновидністю хемілюмінесценції є бюлюмінесценція, що виникає в результаті спеціалізованих ферментних реакцій в живому організмі, триболюмінесценцію, що виникає при розкладанні деяких кристалів, сонолюмінесценцію, що виникає при дії звукових хвиль на рідину, фотолюмінесценцію, що виникає при поглинанні світла в інфрачервоній, та тій, що можна бачити, а також ультрафіолетовій свіктральних областях Те, що у фосфороскопі встановлене дзеркало, яке виконано з алюмінієвим покриттям з можливістю фокусирування світла, що збуджує, на бік з якого реєструється фосфоресценція, забезпечує 11 55473 12 реєстрацію твердих, рідких, прозорих, непрозорих що пропонується можливість з одного зразку та мутних зразків з високою ефективністю фотоотримувати узагальнюючу характеристику струкзбудження, а це, в свою чергу, поширює коло затурно-функціональної організації біологічних мемдач, які рішаються на практиці бран, яку розраховують за хемілюмінесценції, фоТе, що додатково введені два диски, що оберсфоресценції та флуоресценції, в реальному таються, які з чотирма дисками, що маються, масштабі часу утворюють дві пари з трьох дисків, між якими ввеТаким чином, в технічному рішенні, що проподені нерухомі пластини з ВІДПОВІДНИМ ОПТИЧНИМ нується, всі перераховані нові ознаки відрізняютьВІКНОМ забезпечує необхідний світлозахисти ФЕМ ся як від відомого пристрою прототипу, так і від та темневий режим при реєстрації хемілюмінесцеаналога Тому в пристрої, що пропонується, занції Саме ця ознака дозволяє використовувати вдяки новим ознакам забезпечуються критерії "Ісметод реєстрації ліку фотонів, тим самим вимірютотна відміна", "Новизна" та "Позитивний ефект" вати хемілюмінесценцію та фосфоресценцію біоІлюстративний матеріал логічних мембран, оскільки для них характерно На фіг 1 подані графіки потенціальної енергії виключно низький рівень хемілюмінесценції та основного So та збудженого Si станів двохатомної фосфоресценції, за допомогою ФЕМ типу квантомолекули АВ, на фіг 2 - рівні енергії синглетнихта кон Другий ФЕМ, який працює в струмовому ретриплетних станів і основні процеси їхньої дезакжимі, дозволяє реєструвати флуоресценцію в мотивації, на фіг 3 - структурно-функціональна схема мент освітлення світлом біологічного об'єкту для контролю люмінесценції (хемілюмінесценції, Використання електропроводячого матеріалу для фосфоресценції та флуоресценції) біологічних виконання дисків, пластин, валу фосфороскопа та об'єктів, на фіг 4 - фосфороскоп в розрізі по вертикорпуса, які "заземлені", забезпечує виключення кальній площині через вісь вала, на фіг 5 - вид А-А виникнення електророзрядів у вигляді іскри та фіг 4, на фіг 6 - вид Б-Б фіг 4, на фіг 7 - камера імпульсних електромагнітних полей, які є джерефосфороскопа, на фіг 8 - втулка та пов'язана з лом шуму реєстрації слабких потенціалів з ФЕМ нею диски, що обертаються, на фіг 9 та на фіг 10 кварцева кювета та кришка люка фосфороскопа в Те, що терморегулятор вставлений безпосеокремості та в робочому стані ВІДПОВІДНО, на фіг 11 редньо поблизу вимірювальної кювети з боку м - пристрій, що переміщує, на фіг 12 - блок програнижньої частини з можливістю підтримування зами та блок керування (функціональна схема), на даної температури шляхом варіювання її як в бік фіг 13 - алгоритм роботи пристрою, на фіг 14 підвищення (при активному нагріванні), так і в бік продовження алгоритму роботи пристрою зниження (при пасивному охолодженні), забезпечує процес виміру параметричної чутливості та Пристрій, який пропонується, (фігЗ) для контвимір нормованого коефіцієнта в законі Ареніуса ролю люмінесценції біологічних об'єктів, складазалежності показників люмінесценції, що вимірюється з оптично зв'язаних джерела світла 1, що ються, від температури А це підвищує об'єктивзбуджує, монохроматора 2, який служить для виність оцінки структурно-функціональної організації ділення спектральної ділянки збудження фосфобіологічних мембран ресценції та флуоресценції, що випромінюються зразком, та фосфороскопа 3, який забезпечує Те, що перед кожним ФЕМ встановлені диски з розділення в часі процесів опромінювання зразку, інтерференційними або граничними світлофільтякий знаходиться в кварцевій кюветі 4, та реєстрами забезпечує можливість досліду спектрів вирації його фосфоресценції Перший фотоелектпромінювання всіх трьох характеристик люмінесронний множник (ФЕМ) 5, який служить для реєстценції, що вимірюємо, (хемілюмінесценція, рації флуоресценції зразку, та встановлений до фосфоресценція та флуоресценція) А це забезфосфороскопа 3 перпендикулярно напрямку розпечує поширення задач досліду з урахуванням повсюдження світла, що збуджує, за допомогою унікальних властивостей та особливостей біологіблоку 6, який містить оптичний отвір 7, що регулючних мембран ється, та змінний світлофільтр 8 При цьому вихід Те, що в пристрої передбачений дослід хеммФЕМа 5 з'єднаний із входом аналогового підсилюндукцм та фотоіндукцм біологічних об'єктів в умовача 9, сигнал від якого надходить на блок реєствах ЗОВНІШНІХ дій забезпечує можливість контролю рації 10 Другий фотоелектронний множник 11, фазових реакцій та часової організації біологічних призначений для реєстрації в режимі ліку квантів мембран, що важливе для рішення як практичних, світла хемілюмінесценції та фосфоресценції зразтак і фундаментальних задач ку, що вивчаємо, з'єднаний із вимірювальною сисВикористання в якості електродвигуна обертемою 12, яка містить широкосмужний підсилювач тання валу фосфороскопа, крокового двигуна заімпульсів 13, вихід якого з'єднаний з аналізатором безпечує точне регулювання положення якоря імпульсів 14, який, в свою чергу, з'єднаний з лічидвигуна в широкому діапазоні як частоти оберту, льником імпульсів 15, який з'єднаний через блок КІЛЬКОСТІ обертів, так і куту повороту а це дозволяє реєстрації 10 з принтером 16 Другий вихід лічильзабезпечити високу надійність роботи вимірюваника імпульсів 15 з'єднаний з блоком програми 17, льного пристрою та точність виміру всіх показників який забезпечує чергу реєстрації хемілюмінесценлюмінесценції, що вимірюємо, а також спростити ції, фосфоресценції та флуоресценції при заданій кінематично-механічну частину пристрою температурі, з'єднаний з блоком автоматики 18 Керування роботою вимірювального комплекБлок автоматики 18, який виконує команди блоку су здійснюється за допомогою комп'ютера, в якому програми 17, з'єднаний з вимірювачем швидкості також формується база даних величин, які виміоберту дисків 19, регулятором 20 швидкості оберрюємо, з використанням ВІДПОВІДНОГО програмного ту дисків фосфороскопа 3 та мішалки суспензії 21 та математичного забезпечення, тому в пристрої, 13 55473 зразку, що досліджуємо При цьому, згідно винаходу, в пристрій додатково введені блок регулювання 22 світловим потоком, що збуджує, який встановлений після монохроматора 2 на оптичному шляху світла, що збуджує, блок контролю 23 світлового потоку та блок керування 24 світловим потоком При цьому блок регулювання 22 світловим потоком оптично пов'язаний з блоком контролю 23 світлового потоку, вихід якого з'єднаний з блоком реєстрації 10, а блок керування 24 світловим потоком по входу з'єднаний з блоком програми 17, а по виходу - з блоком регулювання 22 світловим потоком, що збуджує Крім того, у фосфороскопі 3 встановлений терморегулятор 25 безпосередньо в контакті з вимірювальною кюветою 4, який з'єднаний з виходом блоку керування 26 температури зразка, що досліджуємо, вхід якого з'єднаний з блоком програми 17 Перший та другий фотоелектронні множники 5 та 11 з'єднані з блоком живлення 27 стабілізованої високовольтної напруги, який має незалежні виходи Вихід аналогового підсилювача 9 з'єднаний з одним із входів амплітудноцифрового перетворювача 28, вихід якого зв'язаний з блоком реєстрації 10, який містить інтерфейс 29, персональний комп'ютер ЗО та принтер 16 При цьому персональний комп'ютер ЗО з'єднаний з реле часу 31, яке зв'язане з лічильником імпульсів 15 Фосфороскоп 3 (див фіг 4) містить вал 32 з підшипниками 33 та 34, два ідентичних набори в певній ПОСЛІДОВНОСТІ металічних квадратних пластин 35 48 розміром, наприклад 170x170 мм, які кріпляться за допомогою БИНТІВ до основи 6 1 , що подають собою повний паралелепіпед розміром, наприклад 170x170x50 мм, виконаний з металічних пластин товщиною 8 мм Набор складається з наружної пластини 35 (36) товщиною 8 мм з центральним отвором для підшипника 33 (34) та оптичним вікном 50 (51), трьох центральних пластин 37, 41 та 45 (38, 42 та 46) товщиною 3 мм з центральним отвором, наприклад діаметром 134 мм Причому всередині пластин 37, 41 та 45 (38, 42 та 46) розташовані світлонепроникні з оптичним вікном диски, що обертаються, 48, 49 та 50 (51, 52 та 53) діаметром 130мм Пластини 39 та 43 (40 та 44) товщиною 1мм з центральним отвором 24мм та вікном, який відповідає за розмірами та формою вікну наружної пластини 35 (36), пластини 39 та 43 (40 та 44) розділяють пластини 37, 41 та 45 (38, 42 та 46), та ВІДПОВІДНО ДИСКИ 48, 49 та 50 (51, 52 та 53), що обертаються, забезпечуючи таким чином надійний захист ФЕМ 11 від засвітлення Пластини 54 (55) товщиною 2 мм з центральним отвором з діаметром 14 мм та вікном, яке відповідає розмірам та формі вікна наружної пластини 35 (36) набору, причому пластини 54 та 55 за допомогою втулки 56 (див фіг 7) спільно утворюють кюветне відділення Диски 48, 49 та 50 (51, 52 та 53) об'єднані в системи з трьох жорстко зв'язаних пластин за допомогою втулки 57 (див фіг 8), яка насаджена на вал 32 Такий зв'язок забезпечує дискам 48, 49 та 50 (51, 52 та 53) повільний рух, що обертаються Призначення дисків 48, 49 та 50 (51, 52 та 53) наступне в режимі реєстрації хемілюмінесценції вони виконують функцію шторки "відкрива 14 ють-зачиняють" ФЕМ 1 1 , забезпечуючи при цьому надійний світлозахист, в режимі реєстрації фосфоресценції вони обертаються (швидкість оберту дисків регулюється від 0,1 до 200об/с) та роблять можливим поділення у часі процесів опромінювання зразку та реєстрації його фосфоресценції Диски 48, 49 та 50 (51, 52 та 53) виконані з алюмінієвої (бронзової) фольги товщиною 0,1 мм Це забезпечує практично відсутність шерційності системи "вал-диски", що обертаються Щоб об'єднати вимоги реєстрації хемілюмінесценції, фосфоресценції та флуоресценції в якості кювети 4 використана циліндрична пробірка з плавленого кварцу висотою 70 мм та діаметром 20 мм За допомогою шліфа 58 з фторо пластово і трубки пробірка приєднується до кришки 59, яка закриває зверху люк 60 фосфороскопа З В такому виконані кварцева пробірка 4 та кришка 59 в робочому стані являє собою замкнену систему (див фіг, 9 та фіг 10), яка виключає надходження всередину кювети зовнішнього повітря, що забезпечує відтворення ДОСЛІДІВ, так як вплив кисню зовнішнього повітря практично на об'єкт, що досліджуємо, виключається Люк 60 фосфороскопа 3 являє собою полий циліндр діаметром 35 мм, жорстко вмонтований в основу 61 та виступає над нею на висоту ЗО мм (див фіг 6) При закриванні кришкою 59 люка 60 кришка 59 входить в паз 62 (див фіг 9) кришки 59 і, тим самим, в процесі реєстрації люмінесценції передохороняє ФЕМ 5 від засвітлення Аналогічно трубка 63 входить в паз дозатору 64 із голкою 65, що вводиться, тому тут також виключається засвітлення ФЕМ 5 Істотною деталлю фосфороскопа 3 є дзеркало 66 з алюмінієвим покриттям (див фіг 4 та фіг 5), яке використовується для відображення світла, що збуджує, на поверхню зразку, який вивчається, яка проглядається з боку ФЕМ 11 Використання дзеркала 66 дозволяє вивчати фосфоресценцію прозорих та непрозорих рідин та твердих зразків, а також мутних розчинів, якими є розчини, що містять суспензії живих клітин, їхніх внутріклітинних органел (ядра, мітохондрм та ш ) На фіг 11 поданий пристрій 21 для перемішування рідких розчинів суспензій в малих об'ємах Електродвигун 67 за допомогою кривошипноковзкого механізму 68 приводить в коливальний рух пластину 69 та через неї гумову грушу 70 (наприклад, від пульверизатора), генерируючи в гумовому шлангу 71 пульсовий тиск повітря Протилежний кінець шланга 71 надівається на штуцер 72, жорстко вмонтований в кришку 59 (див фіг 4, фіг 8 та фіг 9), до якого приєднується поліетиленовий капіляр 73 Використання капіляру 73 повністю виключає барботування розчину, який міститься в кюветі 4, і в той же час здійснює необхідне перемішування з отриманням однорідного розчину Світло, ЩО збуджує, від монохроматора 2 надходить в фосфороскоп 3 через вікно 75 до бокової пластини 35, а випромінювання флуоресценції від біологічного об'єкта у вимірювальній камері 4 надходить на фотокатод ФЕМ 5 і через оптичне вікно 74 в торцеву основу 61 фосфороскопа 3 (див фіг 5) Блок 17 програми (див фіг 12) містить кроко 16 15 55473 вий пошукач 76 та групу реле 77 80, індикацію 81 ється робочим розчином (без біологічного зразта має електричний зв'язок з лічильником імпулька, що вивчається), під'єднується до кришки 59 сів 15 та реєстратором 10 (в момент реєстрації (фіг 9 та фіг 10), та закриваючи люк 60, вводиться флуоресценції вмикає, а по закінченні реєстрації всередину камери фосфороскопа 3 (фіг 4) Потім вимикає принтер 16) Блок 18 автоматики (див на лічильнику 15 встановлюється час реєстрації фіг 5 та фіг 6) включає до себе кроковий електроокремого виміру (час витримки), та кнопкою, зв'ядвигун 82, пов'язані з валом 32 фосфороскопа З, заною з кроковим пошукачем 76 диски 48, 49, 50 та два електромагніта 83 та 84 Електромагніт 83 та 51, 52 та 53 фосфороскопа 3 приводяться в з'єднаний зі шторкою 85, яка перекриває надхообертання за допомогою крокового двигуна 82, дження світла, що збуджує, до кювети 4 Електроякий поєднується за допомогою муфти 86 до вала магніт 84 з'єднаний з муфтою 86 та забезпечує в 32 Швидкість обертання встановлюється дослідзаданий момент часу безпосередній зв'язок крокониками за допомогою регулятора 20 та лічильника вого електродвигуна 82 з валом 32 Кроковий еле19 шляхом подачі на обмотці крокового двигуна ктродвигун 82 обладнаний регулятором 20 та виіпмульсної напруги від блока керування 95, а саме мірювачем 19 обертів Істотними елементами з виходу ділильника частоти 98 Вмикається лічиблоку 18 автоматики є (див фіг 4) жорстко пов'яльник 15 та пристрій реєструє фосфоресценцію заний з валом 32 диск 87 з отвором 88 та три опкварцевої кювети 4 з робочим розчином Для вимітичні пари світлодюд 89 - фотодюд 90, світлодюд ру реєстрації фону (темневий струм) доступ світ91 - фотодюд 92 та світлодюд 93 - фотодюд 94 ла, що збуджує, до кювети 4 перекривається штоПерші дві пари 89 - 90 та 91 - 92 роблять в режимі ркою 85 Після автоматичного відкриття шторки 85 реєстрації хемілюмінесценції (фіг 4) При цьому здійснюється доступ світла, що збуджує, до кювезабезпечують позицію "закрита ФЕМ 11" та "відти 4 та реєструється фосфоресценція кювети з крита ФЕМ 11" ВІДПОВІДНО Третя пара 93 - 94 (фіг робочим розчином За програмою за допомогою 5) контролює швидкість оберту вала 32 та, ВІДПОотвору 88 на диску 87, який скажеться напроти ВІДНО, ДИСКІВ 48, 49 та 50 (51, 52 та 53) фосфорофотодюда 90 виникає імпульс та спрацьовує фоскопа З тоелектронне реле 80 та обертання вала 32 припиняється При цьому диски 51, 52 та 53 надійно Блок керування 95 з кроковим електродвигузакривають ФЕМ 11 Лічильник 15 вимикається ном 82 містить послідовно з'єднані генератор часПісля ЦЬОГО вилучається кварцева кювета 4, ввототи 96, формувач імпульсів 97 та подільник часдиться до неї біологічний матеріал, що досліджуєтоти 98, які мають зв'язок з комп'ютером ЗО При мо, та знов розташовуємо його до камери фосфоцьому вихід ділильника частоти з'єднаний з крокороскопа 3 Вмикається лічильник 15 та вим двигуном 82 здійснюється реєстрації спонтанної хемілюмінесЕлектрична функціональна схема, що подана ценції та потім фосфоресценції Вимір флуоресна фіг 12, робить наступним чином ценції виконують за допомогою ФЕМ 5 в момент Для запуску блоку програми 17 та автоматики освітлення світлом, що збуджує, вимірювальної 18 служить команда, яка надходить з лічильника камери 4 По завершенню реєстрації фосфоресімпульсів 15, що одночасно надходить до ценції переходять до реєстрації індукованої хемікомп'ютера та малопотужного електромагнітного люмінесценції, при цьому за допомогою дозатору реле 77 Сигнал з цього реле 77 надходить на дру63 вводиться речовина - індуктор (двохвалентне ге реле 78, яке містить дві групи контактів Одна залізо, перекис водню або люмінол та т п) за група контактів реле 78 включена до ланцюгу живсхемою аналогічно попередньому виміру Після лення електромагніту крокового пошукача 76, друзавершення всіх етапів досліду пристрій вимикага група контактів до ланцюгу третього реле 79 ється, а вимірювальну камеру ретельно миють для часу, призначення якого заключається втому, щоб наступного використання забезпечити черговість вмикання електромагніту крокового пошукача 76 (першим), електромагніта На фіг 13 та далі на фіг 14 поданий алгоритм 84 (другим) в режимі реєстрації хемілюмінесценції, роботи пристрою, що пропонується, для контролю так як живлення крокового електродвигуна 82 зналюмінесценції біологічних об'єктів, де подано одиходиться під контролем крокового пошукача 76 та надцять режимів роботи, вказані одинадцять етафотоелектронного реле 80 Імпульс, що надійшов пів з підетапами, для яких вказані конкретні дії від реле 78 на електромагніт крокового пошукача виконавчих механізмів з урахуванням особливос76 викликає перехід щітки пошукача на чергову тей їхніх функцій, а саме групу контактів, підключаючи до них ВІДПОВІДНІ 1 Режим пробопідготовки біологічного зразка виконавчі механізми, які забезпечують режим рета ХІМІЧНИХ реагентів, який включає два підетапи єстрації в заданий момент - або хемілюмінесцен1 1 Пробопідготовка біологічного об'єкта з виції, або фосфоресценції значенням концентрації суспензії, при необхідності і розбавлення та м аерації, а також термостатуРобота пристрою для контролю люмінесценції вання біологічного об'єкта при заданій температубіологічних об'єктів Спочатку вмикається живленрі ня ФЕМ 5 та 11, електричної вимірювальної системи 12, блоків програми 17 та автоматики 18 та 1 2 Пробопідготовка ХІМІЧНОГО реагенту - індублока терморегуляції 26 вимірювальної камери 4 ктора хемілюмінесцентних бюлюмінесцентних реНатискання кнопки, зв'язано з кроковим пошукаакцій, в якості яких можуть бути люмінол, Н2О2, чем 76, пристрій приводиться в пригодний стан Fe+2, КМпСч, або інший ініціатор хемілюмінесцент(ФЕМ 11 закритий дисками 51, 52 та 53, доступ ного спалаху біологічного об'єкту Вибір того чи світла, що збуджується, в кюветі 4 закритий шторіншого реагента-індуктора визначається виходячи кою 85 Після ЦЬОГО кварцева кювета 4 заповнюз конкретної задачі та ЦІЛІ досліду люмінесценції 18 17 55473 біологічного об'єісга При цьому реагент індуктор 5 Режим настройки програмного забезпеченпідготовлюється із заданою концентрацією та терня та керування комп'ютером вимірювальним коммостатується при тій же температурі, при якій терплексом в залежності від задач та цілей експеримостатується біологічний об'єкт Температуру менту (досліду), а також від методу формування термостатування встановлюють в термостаті в бази даних та методів їхньої математичної обробнаступному вигляді ки, який включає три підетапи 5 1 Настройка режимів та ПОСЛІДОВНІСТЬ виміТт =(Т, 20°С)±0,1°С, Т ру з урахуванням режиму вимірі здійснюється чеде Т. - нижнє значення початкової температури рез блок керування інтерфейсу "вводу-виводу" при досліду, яке встановлюють виходячи із властивосвідповідному математичному забезпеченню тей біологічного об'єкту 2 Режим підготовки вимірювального комплек5 2 Задається математичний апарат з формуса до роботи, який включає три підетапи ванням структури та об'єму бази даних 2 1 Вмикання пристрою та прогрівання всіх 5 3 Формування режиму автоконтролю працеелектронних блоків, а також вузлів детектування здатності комплексу за метрологічними та функцісвітла ональними характеристиками вимірювального комплексу, в тому числі, з урахуванням оцінки ре2 2 Термостабілізація вимірювальної камери зультатів вимірів в реальному масштабі часу до температури 6 Робочий режим - режим вводу біологічного Тт 20°С)±0,1°С, Т=(Т, зразку до вимірювальної камери, який включає 2 3 Перевірка роботи терморегуляції та тердва підетапи моконторлю за швидкістю зміни ДТ°С у вимірюва6 1 Термостатування біологічного зразка у льній камері, куди вводиться дистилят При цьому вимірювальній камері дистилят перемішується без барботування в зада6 2 Перемішування суспензії біологічного об'ному режимі, при якому встановлюється необхідєкта у вимірювальній камері ний реЖИМ Терморегуляції В Діапазоні ВІД ТТЄрмостат 7 Режим виміру хемілюмінесценції, який до граничної температури досліду включає три підетапи 3 Встановлення регуліровок та настройка, які 7 1 Вимір хемілюмінесценції при закритому включають три підетапи світловому режимі та заданій температурі з оцінЗ 1 Настроюється підсилювальний тракт блокою спектрального складу хемілюмінесценції шляка дискримінації та смуга частотопропускання елехом використання набору інтерференційних або ктричного сигналу за еталонним джерелом світла, граничних світлофільтрів, які розташовані в гніздах яке встановлюється в гніздо вимірювальної камезворотного диску ри При цьому задається динамічний режим виміру 7 2 Вимір хемілюмінесценції в режимі сканулюмінесценції вання температурного стрибка, який задається З 2 Перевірка синхронізації оберту та зупинки блоком нагрівання, заданої величини в границях обертів дисків - аттенюаторів від 20° С до 30° С 35° С 3 3 Встановлення часового режиму ПІСЛЯСВІ7 3 Вимір хемілюмінесценції в режимі сканутиння та тривалості засвітиння світлом, що збування температури при охолоджені від 30° С 35° джує, люмінесценції біологічного об'єкту При цьоС до 20° С му на генераторі та блоці часової дискримінації керування кроковим двигуном встановлюються 8 Режим виміру фосфоресценції та флуоресВІДПОВІДНІ діапазони регулювання ценції, який включає шість підетапів 8 1 Дослід СВІТЛОВИХ залежностей фосфорес4 Режим контролю "шуму" - вимір хемілюмінеценції від інтенсивності світла при заданих спектсценції, повільної флуоресценції (фосфоресценції) ральних показниках світла, що збуджує та що рета флуоресценції в так названому контролі "шуму", єструється, в умовах дії температури, яка який включає три підетапи встановлюється термостатом постійної та заданої 4 1 Послідовний вимір хемілюмінесценції, фовеличини сфоресценції та флуоресценції від вимірювальної 8 2 Дослід СВІТЛОВИХ залежностей флуорескамери з дистилята з реєстрацією заданої темпеценції при заданих спектральних показниках світратури в різних світлових умовах збудження люміла, що збуджує та що реєструється, в умовах дії несценції При цьому температура задається потемператури, яка встановлюється термостатом стійною заданої величини, за крайньою мірою в постійної та заданої величини двох значеннях, а зміна інтенсивності світла задається в діапазоні від мінімальної до максимально8 3 Спектральний аналіз світлопоглинання го значення, яке встановлюють виходячи з конкрепри заданій інтенсивності світла, що збуджує, та тних задач та цілей контролі фосфоресценції на заданій довжині хвилі реєстрації в умовах дії температури, яка встанов4 2 Послідовний вимір хемілюмінесценції, фолюється термостатом постійної та заданої величисфоресценції та флуоресценції від вимірювальної ни камери з дистилята з реєстрацією температури в різних спектральних діапазонах світлопоглинання 8 4 Спектральний аналіз світлопоглинання при заданій інтенсивності світла, що збуджує, та 4 3 Послідовний вимір хемілюмінесценції, фоконтролі флуоресценції на заданій довжині хвилі сфоресценції та флуоресценції від вимірювальної реєстрації в умовах дії температури, яка встановкамери з дистилята з реєстрацією температури в люється термостатом постійної та заданої величирізних спектральних діапазонах світлозбудження ни Отримана інформація режиму виміру шумових 8 5 Спектральний аналіз фосфоресценції при характеристик накопичується та передається на заданій інтенсивності та довжині хвилі світла, що персональний компьютер до бази даних БДшун 19 збуджує, в умовах дії температури, яка встановлюється термостатом постійної та заданої величини 8 6 Спектральний аналіз флуоресценції при заданій інтенсивності та довжині хвилі світла, що збуджує, в умовах дії температури, яка встановлюється термостатом постійної та заданої величини 9 Режим виміру термочутливості та температурних залежностей фосфоресценції та флуоресценції з аналізом біфуркаційних переходів, який включає шість підетапів 9 1 Дослід реакції фосфоресценції на східчасту температурну дію, яку встановлюють заданої величини, але не більше інтервалу 10° С при цьому інтенсивність світла, що збуджує, встановлюють постійної величини та спектрального склаДУ 9 2 Дослід реакції фосфоресценції на східчасту температурну дію, яку встановлюють заданої величини, але не більше інтервал 10° С, при цьому величину інтенсивності світла, що збуджує, встановлюють в різних діапазонах дії, а спектральний склад обирають з урахуванням задач експериментів 9 3 Дослід реакції флуоресценції на східчасту температурну дію, яку встановлюють заданої величини, але не більше інтервалу 10° С, при цьому інтенсивність світла, що збуджує, встановлюють постійної величини та спектрального складу 9 4 Дослід реакції флуоресценції на східчасту температурну дію, яку встановлюють заданої величини, але не більше інтервалу 10° С, при цьому величину інтенсивності світла, що збуджує, встановлюють в різних діапазонах дії, а спектральний склад обирають з урахуванням задач експериментів 9 5 Дослід реакції фосфоресценції на температурну дію, що плавно змінюється При цьому стрибок температури встановлюють заданої величини, але не більше інтервалу 1° С, а тривалість витримування поточного значення температури задають достатньою, щоб досліджувати статистичними методами часову організацію біологічних мембран Інтенсивність світла, що збуджує, встановлюють постійної величини та спектрального складу, згідно задач досліду 9 6 Дослід реакції флуоресценції на температурну дію, що плавно змінюється При цьому стрибок температури встановлюють заданої величини, але не більше інтервалу 1° С, а тривалість витримування поточного значення температури задають достатньою, щоб досліджувати статистичними методами часову організацію біологічних мембран Інтенсивність світла, що збуджує, встановлюють постійної величини та спектрального складу, згідно задач досліду 10 Режим виміру СТІЙКОСТІ та відновлення фосфоресценції та флуоресценції після температурної дії, який включає шість підетапів 10 1 Дослід СТІЙКОСТІ біологічних мембран за показником відновлення фосфоресценції після зняття температурної дії Попередньо цю дію встановлюють заданої величини в залежності від задач досліду При цьому інтенсивність світла, що збуджує, встановлюють постійної величини та спе 55473 20 ктрального складу 10 2 Дослід СТІЙКОСТІ біологічних мембран за показником відновлення фосфоресценції після зняття температурної дії Попередньо цю східчасту температурну дію встановлюють заданої величини в залежності від задач досліду При цьому величину інтенсивності світла, що збуджує, встановлюють в різних діапазонах дії, а спектральний склад обирають з урахуванням задач експериментів 10 3 Дослід СТІЙКОСТІ біологічних мембран за показником відновлення флуоресценції після зняття температурної дії Попередньо цю дію встановлюють заданої величини в залежності від задач досліду При цьому інтенсивність світла, що збуджує, встановлюють постійної величини та спектрального складу 10 4 Дослід СТІЙКОСТІ біологічних мембран за показником відновлення флуоресценції після зняття температурної дії Попередньо цю східчасту температурну дію встановлюють заданої величини в залежності від задач досліду При цьому величину інтенсивності світла, що збуджує, встановлюють в різних діапазонах дії, а спектральний склад обирають з урахуванням задач експериментів 10 5 Дослід СТІЙКОСТІ біологічних мембран за показником відновлення фосфоресценції після зняття температурної дії Попередню цю температурну дію, що плавно змінюється, встановлюють заданої величини в залежності від задач досліду Тривалість витримування поточного значення температури задають достатньою, щоб досліджувати статистичними методами часову організацію біологічних мембран Інтенсивність світла, що збуджує, встановлюють постійної величини та спектрального складу, згідно задач досліду 10 6 Дослід СТІЙКОСТІ біологічних мембран за показником відновлення флуоресценції після зняття температурної дії Попередню цю температурну дію, що плавно змінюється, встановлюють заданої величини в залежності від задач досліду Тривалість витримування поточного значення температури задають достатньою, щоб досліджувати статистичними методами часову організацію біологічних мембран Інтенсивність світла, що збуджує, встановлюють постійної величини та спектрального складу, згідно задач досліду 11 Режим досліду індукційних процесів фосфоресценції, флуоресценції та хемілюмінесценції із встановленням фазності реакцій та скритих бюритмів в структурно-функціональній організації біологічних мембран, який включає два підетапи 111 Дослід фотоіндукцм з використанням методів реєстрації фосфоресценції та флуоресценції в умовах дії різних факторів зовнішнього середовища та особливостей світлових режимів їхніх збуджень 112 Дослід хемо- та термоіндукцм з використанням методів реєстрації хемілюмінесценції та бюлюмінесценцм в умовах дії різних факторів зовнішнього середовища та особливостей режимів їхніх збуджень Нижче вказані основні бази даних, які формуються в оперативній пам'яті комп'ютера 12 База даних фонових вимірів 22 21 55473 13 База даних вимірів хемілюмінесценції хроматора змінюється довжина хвилі Діапазон спектру за допомогою інтерференційних або гра14 База даних вимірів світлових залежностей, ничних світлофільтрів в оптичному каналі реєстспеїсгрів поглинання та збудження фосфоресценції рації флуоресценції встановлюється заданий та флуоресценції 15 База даних вимірів температурної чутли33 Встановлення інтенсивності світла після вості та температурних залежностей фосфоресмонохроматора із заданою величиною з викорисценції та флуоресценції танням нейтральних світлофільтрів в границях від мінімально до максимального діючого, згідно за16 База даних вимірів СТІЙКОСТІ та відновлення дачі, що рішається Спектральний діапазон повіфосфоресценції та флуоресценції після темперальної флуоресценції та флуоресценції встановлютурної дії ється в заданих границях за допомогою 17 База даних ДОСЛІДІВ індукційних процесів інтерференційних або граничних світлофільтрів фосфоресценції, флуоресценції та хемілюмінесПоточне значення температури встановлюється ценції задане У вимірювальну камеру вводиться дистиНижче вказуються конкретні дії виконавчих лят механізмів 18 Розбавлення біологічного зразку та реаге34 Встановлюється задана інтенсивність світнту-індуктору з використанням дозаторів з підготола, що збуджує, із заданою довжиною хвилі Змівкою ряда проб нюється діапазон спектру за допомогою інтерференційних або граничних світлофільтрів в 19 Термостабілізація біологічного зразку та оптичному каналі реєстрації повільної флуоресцереагенту-індуктору в інтервалі від Т, до 20° С з нції використанням водяного ультратермостату 20 Вмикання живлення вимірювального ком35 Встановлюється задана інтенсивність світплексу, крім подачі високовольтної напруги на ла, що збуджує, при цьому за допомогою моноФЕМ хроматора змінюється довжина хвилі Діапазон спектру за допомогою інтерференційних або гра21 Термостабілізація вимірювальної камери із ничних світлофільтрів в оптичному каналі реєстпідтриманням температури від Т, до 20° С з викорації повільної флуоресценції встановлюється ристанням водяного охолодження, яке подається в заданий контур блок термостабілізацм вимірювальної камери та електронагрівача Вимірювальна камера 36 Настройка параметрів та періодичності заповнюється дистилятом та встановлюється в отримання експериментальних даних в діалоговофосфороскоп му (оператором) або автоматичному (програмне забезпечення) режимах 22 Подача постійної напруги на електронагрівач заданої величини, що забезпечує прогрівання 37 Отримання та переутворення інформації, вимірювальної камери з певною швидкістю зміни що отримуємо, для зберігання м в базі даних температури та/або подальшої обробки 23 Встановлення режиму терморегуляції в 38 Первинна обробка та занесення даних, що границях Т. 20° С до Тнакс з урахуванням тривалоотримуємо, в бази сті штервала підтримування постійної температури 39 Формування структури бази даних та и опу вимірювальній камері та швидкості зміни темпетимізація ратури із заданим кроком ДТ° С 40 Подальша обробка та візуалізація даних, що отримуємо, формування даних для автоматич24 Настройка коефіцієнта підсилювання підної підстройки режимів вимірів силювального тракту 41 Автоматична або візуальна перевірка пра25 Настройка порогу дискримінації електричвильності даних, що отримуємо, та формування них імпульсів квантів світла даних про працездатність комплексу 26 Встановлення частотної смуги пропускан42 Обробка даних про працездатність комня плекса та даних автоматичної підстройки режимів 27 Подача імпульсної напруги заданої веливимірів чини та певної частоти на кроковий двигун 43 Коректування режимів вимірів та автообс28 Формування імпульсів в блоці формувачів луговування комплекса із заданими характеристиками тривалість, скваж44 Зберігання баз даних ність, частота та амплітуда 45 Вмикання нагрівача для термостатування 29 Встановлення тривалості засвітлення для вимірювальної камери згідно задачі, яка рішається збудження фосфоресценції в границях від 0,1 ЗО в процесі експерименту сек 46 Вмикання електродвигуна в пристрої для 30 Встановлення тривалості часового інтерперемішування рідких розчинів суспензії вала для досліду складу тривало-живучих компо47 Зупинка валу фосфороскопа та створення нент фосфоресценції та або для досліду фазових темневого режиму із заданою температурою, яка особливостей фотоіндукцм фосфоресценції та утримується термостатом постійно Вимір хемілюфлуоресценції мінесценції на протязі часу, достатньому для ста31 Встановлюється задана інтенсивність світтистичного аналізу та виявлення скритих бюритла, що збуджує, із заданою довжиною хвилі Змімів нюється діапазон спектру за допомогою інтерфе48 Зміна інтерференційного або граничного ренційних або граничних світлофільтрів в світлофільтру, який розташований в ГНІЗДІ зворотоптичному каналі реєстрації флуоресценції ного диску шляхом повернення останнього 32 Встановлюється задана інтенсивність світ49 Вибір ділянки спектру компоненту хемілюла, що збуджує, при цьому за допомогою моно 23 мінесценцм шляхом встановлення ВІДПОВІДНОГО світлофільтру перед ФЕМ реєстрації сверхслабкоГО СВІТИННЯ 50 Вмикання блока нагрівання та безперервний вимір хемілюмінесценції в режимі сканування температурного стрибку ДТ, який задається цим блоком, заданої величини в границях від 20° С до 30°С 35°С 51 Стабілізація температури з точністю не гірше 0,5 1 % після кожного активного температурного стрибку ДТ нагрівання на протязі часу, достатньому для проведення статистичної обробки даних 52 Вимір хемілюмінесценції в режимі сканування температури при охолоджені від 30° С 35° С до 20° С 53 Стабілізація температури з точністю не гірше 0,8 1 % після кожного пасивного температурного стрибку ДТ охолодження на протязі часу, достатньому для проведення статистичної обробки даних 54 Вмикання блока нагрівання із встановленням заданого температурного режиму з безперервним виміром фосфоресценції та флуоресценції, характеристики контролю яких встановлюють згідно задач досліду 55 Зміна величини інтенсивності світла, що збуджує, із встановленням діапазону його спектрального складу в заданому інтервалі при реєстрації як фосфоресценції, так і флуоресценції, що вимірюємо 56 Встановлення заданого діапазону спектрального складу світла, що збуджує 57 Вмикання блока нагрівання із встановленням заданого температурного режиму з безперервним виміром фосфоресценції та флуоресценції, характеристики контролю яких встановлюють згідно задач досліду 58 Встановлення заданої величини інтенсивності світла, що збуджує, який в ДОСЛІДІ підтримують постійною при реєстрації як фосфоресценції, так і флуоресценції, що вимірюємо 59 Зміна діапазону спектрального складу світла, що збуджує при заданій інтенсивності світла, що збуджує 60 Вмикання блоку нагрівання із встановленням заданого температурного режиму з безперервним виміром фосфоресценції та флуоресценції, характеристики контролю яких встановлюють згідно задач досліду 61 Встановлення заданої величини інтенсивності світла, що збуджує, та його діапазону спектрального складу при вимірі фосфоресценції та флуоресценції 62 Зміна спектрального складу фосфоресценції та флуоресценції при постійних та заданих умовах показників, що залишились, проведення досліду 63 Вмикання блока нагрівання із встановленням температурного стрибку заданої величини та тривалості температурної дії з безперервним виміром фосфоресценції, характеристики якої встановлюють згідно задач досліду 64 Встановлення заданої величини інтенсивності світла, що збуджує, та діапазону спектрального складу як світла, що збуджує, так і фосфоре 55473 24 сценції, що вимірюємо 65 Зміна інтенсивності світла, що збуджує, рівнів реалізації нульового та першого порядків світлових реакцій фосфоресценції 66 Вмикання блока нагрівання із встановленням температурного стрибку заданої величини та тривалості температурної дії з безперервним виміром флуоресценції, характеристики якої встановлюють згідно задач досліду 67 Встановлення заданої величини інтенсивності світла, що збуджує, та діапазону спектрального складу як світла, що збуджує, так і флуоресценції, що вимірюємо 68 Зміна інтенсивності світла, що збуджує, рівнів реалізації нульового та першого порядків світлових реакцій флуоресценції 69 Вмикання блоку нагрівання для плавного підвищення температури у вимірювальній кюветі із встановленням температурного стрибку заданої величини та тривалості поточної температурної дії при и стабілізації в цьому інтервалі часу з безперервним виміром фосфоресценції та флуоресценції, характеристики контролю яких встановлюють згідно задач досліду 70 Встановлення заданої величини інтенсивності світла, що збуджує, та діапазону спектрального складу як світла, що збуджує, так і фосфоресценції, а також флуоресценції, що вимірюються 71 Зміна інтенсивності світла, що збуджує, рівнів реалізації нульового та першого порядків світлових реакцій флуоресценції 72 Вимикання блоку нагрівання при зберіганні режиму охолодження вимірювальної кювети для плавного зниження температури в ній з безперервним виміром фосфоресценції, характеристики контролю якої встановлюють згідно задач досліду 73 Встановлення заданої величини інтенсивності світла, що збуджує, та діапазону спектрального складу як світла, що збуджує, так і фосфоресценції, що вимірюється 74 Зміна інтенсивності світла, що збуджує, рівень реалізації нульового та першого порядків світлових реакцій фосфоресценції 75 Вимикання блоку нагрівання при зберіганні режиму охолодження вимірювальної кювети для плавного зниження температури в ній з безперервним виміром флуоресценції, характеристики контролю якої встановлюють згідно задач досліду 76 Встановлення заданої величини інтенсивності світла, що збуджує, та діапазону спектрального складу як світла, що збуджує, так і флуоресценції, що вимінюється 77 Зміна інтенсивності світла, що збуджує, рівень реалізації нульового та першого порядків світлових реакцій флуоресценції 78 Вимикання блоку нагрівання при зберіганні режиму охолодження вимірювальної кювети для плавного зниження температури в ній з безперервним виміром фосфоресценції та флуоресценції, характеристики контролю яких встановлюють згідно задач досліду 79 Встановлення заданої величини інтенсивності світла, що збуджує, та діапазону спектрального складу як світла, що збуджує, так і фосфоресценції, а також флуоресценції, що вимірюються 80 Зміна інтенсивності світла, що збуджує, рі 25 55473 вень реалізації нульового та першого порядків світлових реакцій фосфоресценції та флуоресценції 81 Збудження світлом заданої інтенсивності з обраною довжиною хвилі світла при дії температурного фактору При цьому тривалість ДОСЛІДІВ фосфоресценції та флуоресценції встановлюється такою, щоб виявити основні фази фотоіндукцм 82 Дискретність контролю показника встановлюється такою, щоб КІЛЬКІСТЬ вимірів відрахунку була достатньою для статистичного аналізу з урахуванням характерних бюритмів 83 ХІМІЧНИЙ реагент-індуктор або термоіндуктор вводиться в режимі повного затемнення вимірювальної камери, при цьому тривалість реєстрації хемілюмінесценції або бюлюмінесценцм встановлюється такою, щоб виявити основні фази хемо- або термоіндукцм 84 Дискретність контролю показника встановлюється такою, щоб КІЛЬКІСТЬ вимірів відрахунку була достатньою для статистичного аналізу з урахуванням характерних бюритмів Області використання вимірювальних систем контролю люмінесцентних характеристик біологічних об'єктів Водяна токсикологія та екологічний моніторинг Система моніторингу за контролем якості води, в тому числі при зливі стічних вод промислових підприємств, поверхневого стоку при меліорації та ін областях, де вимагається контроль якості води Особливо можна ВІДМІТИТИ контроль токсичності питної води та артезіанських джерел Експрес оцінка та моделювання екологічного стану водяних систем в екстремальних ситуаціях дії Скринінг ХІМІЧНИХ речовин та препаратів, що знову синтезуються, в медицині, ветеринари, сільськогосподарській, харчовій та ХІМІЧНІЙ промисловостях Заміна та вдосконалення існуючих стандартів та методів досліду, доповнення існуючих методів розвиненої системи та методології інформаційної та аналітичної обробки експериментальних даних ДОСЛІДІВ Біотехнологм та племенне тваринництво, птахове та рибне господарства Аналіз якості сперми тварин, птахів та риб, прогнозування виживання, морозостійкості та запліднююча можливість Використання вимірювального комплексу в складі традиційних методів контролю в якості ланки єдиної інформаційної системи регіональних та державних картотек виробників Медичні практичні досліди при діагностиці різних захворювань в якості експрес-контролю якості структурно-функціонального стану біологічних мембран органів, крові та біологічних рідин (наприклад, сеча, слина, піт та ш ), а також при ДОСЛІДІ сперми для вирішення проблем чоловічого без 26 пліддя ХІМІЧНІ технології та синтез різних матеріалів, наприклад, рідинно-кристалічних матеріалів Фундаментальні питання біологи, хімії та фізики Використання запропонованого пристрою найбільш ефективне в медико-бюлопчному приладобудуванні, частково, в технології біохімічного очищення стічних вод, санітарної токсикології та екологічному моніторингу, а також при скринінгу біологічної активності ХІМІЧНИХ речовин та препаратів Використання запропонованого пристрою в порівнянні з існуючими технічними засобами контролю водяного середовища має такі переваги - Об'єктивність та точність аналізу функціонального стану біологічного тест-об'єкту в задачах бютестування при ОЦІНЦІ ТОКСИЧНОСТІ та біологічній активності ХІМІЧНИХ речовин, тому що спосіб базується на фундаментальній властивості ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ біологічних систем - параметричної чутливості - Модульність побудування структури вимірювального комплексу - Низькі працевитрати на проведення аналізів при бютестуванні та експрес контролі токсичності ХІМІЧНИХ речовин, що утримуються у водяному середовищі за рахунок того, що вимірювальний комплекс практично автоматизований - ЕКОНОМІЧНІСТЬ за рахунок малих витрат біологічного об'єкту та ХІМІЧНИХ реагентів (а також енерго витрат) Джерела інформації 1 Биофизика / Под общ ред акад А Н СССР П Г Костюка - К Вища шк , 1988 - С 334 - 335 , 504 с Техническое описание и инструкция по эксплуатации ДЛИ 1 560 000 ТО, НПО "Королева", г Киев 2 Мажуль В М и др Автоматизированные системы для регистрации параметров триптофановой фосфоресценции при комнатной температуре клеток и их компонентов - В сб Автоматизация цитологических исследований - Киев Наукова думка, 1985 -С 88-94 3 Биофизика / Под общ ред акад, А Н СССР П Г Костюка - К Вища школа, 1988 - С 81 - 86 ,504 с 4 Патент Российской Федерации № 2031400, кл G 01 N 21/64, 21/76, опубл 20 03 95 Бюл № 8 / Устройство для регистрации при комнатной температура люминесценции биологических мембран // Абашин В М , Сергиенко Н Г, Жуков В И , Белокон Н С , Бондаренко Л А , Мацкивский В И 5 Биомембраны Структура, функции, методы исследования / Под ред М Е Бекера, Г Я Дубура -Рига Знание, 1977 -277с 27 55473 Відстань між ядрами атомів Л та В, А Фіг. 1 Фіг. 2 9 2 8 > і 2 3 Фіг. З 28 29 55473 Фіг. 4 Фіг. 5 ЗО 55473 31 Вид Б : Б Фіг. 6 ф ф ф ф ф ф ф ф ф ф ф ф ф Фіг. 7 32 33 55473 34 50 57 -49 I Фіг. 8 Фіг. 9 35 55473 36 25 Фіг. 10 67 71 ФІГ. 11 37 55473 Фіг. 12 IIдготоака S рюаалочога U ШібКСїЛ) M s o Вяшру Фіг. 13 38 39 55473 40 Фіг. 14 Підписано до друку 05 05 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24