Способ и устройство для измерения термоосцилляций микрообъектов

10419 СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ СПУБЛИК АНИЕ ИЗОБРЕТ енныйчесес-СР государстолстого рактометр ГНТИ хими с. 257-26 ельство С 1/41, )ТЕРМООСЦИЛЛЯСТРОЙСТВО ДЛЯ я термоосциллючающий ре-.та на гранимежду собойразнозависи- Ффициентами ени ,вк све К ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙРСНОМУСВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЦИЙ МИКРООБЬЕКТОВ ИЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.(57) 1. Способ измеляций .микрообъектовгистрацию рефракциице двух контактируютермометрических темыми от температуры преломления, одним из которых является окружающая среда, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона размеров измеряемых микрообъектов, рефракцию света регистрируют на границе окружающей среды и ее пристенного слоя, прилегающего к микрообъекту.2. УстройствО для измерения тер.моосцилляций микрообъектов, содержащее источник света, микроскоп с конденсором косого освещения, фотока меру и кювету для исследуемых объектов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью обеспечения измерений термоосцилляций субклеточных структур, в него дополнительно введены усилитель биопотенциалов и блок синхронизации, причем выход усилителя биопотенциалов соединен с входом блока синхронизации, а выход блока синхронизации соединен с источ ником света.Изобретение относится к термометрии оптическими методами и может быть использовано для измерения быстро изменяющейся температуры микрообьектов, преимущественно биологических, тканевых и субклеточных, в свой ственной им среде.Известен способ измерения термоосцилляций микрообъектов, включающий измерение зависимых от температуры характеристик термометрических тел, 10 находящихся в контакте с исследуемым объектом 1Устройство, для реализации известного способа содержит кювету для исследуемых объектов и блок измерения зависимых от температуры параметров термометрических тел.Недостатком известных способа и устройства является невозможность измерения характеристик субклеточных структур вследствие большой массы термометрических тел. Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения термоос цилляций микрообъектов, включающий регистрацию рефракции света на границе двух контактирующих между собой термометрических тел с раэноэависимыми от температуры коэффициентамипреломления, одним из которых является окружающая микрообъект среда 2.Устройство для измерения термоосцилляций микрообъектов содержит источник света, микроскоп с конденсором косого освещения, фотокамеру и кю" вету для исследуемых объектов.В качестве термометрических тел при реализации известного способа используются фенетол и взвешенный в нем кварцевый порошок Смешанные 40 компоненты имеют близкие коэффициенты преломления, причем. коэффициент преломления фенетола термозависим. При .освещении белым светом, смесь меняет цвет в зависимости от 45 температуры в соответствии с изменением коэффициента преломления фенетола. Регистрируя изменение цвета, измеряют термоосцилляции. В микроскопическом варианте термометрическим телом служит единственная микрочастица кварца, смоченная. Фенетолом.Недостатком известного способа является невозможность измерения при его реализации. термоосцилляции объектов малых размеров, например объектов типа субклеточных структур, вследствие увеличения тепловых потерь в области контакта термометрических тел с исследуемым объектом и, как следствие, уменьшения воэмож. 60 ной частоты измеряемых осцилляций и снижения достоверности измерений.Недостатком Известного устройств является невозможность проведения измерения для субклеточных структур, 5 обладающих быстро меняющимися вовремени по случайному закону термоосцилляциями;1Цель изобретения - расширение фдиапазона размеров измеряемых микрообъектов.Указанная цель достигается тем,что согласно способу, включающемурегистрацию рефракции света на границе двух контактирующих между собой термометрических тел с раэнозависимыми от температуры коэффициентами йреломления, одним из которых является окружающая объект среда, рефракцию света регистрйруют награнице окружающей среды и ее пристенного слоя, прилегающего к микро-.объекту,С целью обеспечения измеренийтермоосцилляций субклеточных структур в устройство для измерения термоосцилляций микрообъектов, содержащее источник света, микроскоп с кон-денсором . косого освещения, фотокамеру и кювету для исследуемых объектов, дополнительно введены усилительбиопотенциалов и блок синхронизации, 1причем выход усилителя биопотенциалов связан с входом блока синхронизации, а выход блока синхронизации соединен с источником света.На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.Устройство содержит импульсныйисточник 1 света, микроскоп 2 с кон,денсором .3 косого освещения, фотокю ру 4, кювету 5 для исследуемыхобъектов, усилитель б биопотенциалови блок 7 синхронизации.КоэФфициент преломления пристенного слоя, и окружающей среды, прилегающей к микрообъекту, в связи синой его органиэацией отличается откоэффициента преломления слоя, смежного с пристенным, и имеет иную термозависимость.Пропорциональная температуре микрообъекта относительная разностьэтих коэффициентов может быть измерена различными способами.Один иэ них заключается в определении изменений линейного масштабаэа объектом, коэффициент которогоизмеряют. Пристенный слой у поверхности субклеточных структур имеетдостаточную для таких измерений толщину при увеличении около 1000 раэ.В микрофотографическом вариантев качестве масштабного объекта удЬбно использовать волокно постоянногодиаметра.Таким образом, измерение термоосцилляций микрообъектов включает опе-.рации размещения на предметном столике темнопольного микроскопаъмасштабного и термометрируемого объектов, фотографирование их и в дальней.шем расчет по фотограммам по формулеИзмеряемые характеристики Время после, начала разогрева платины, мс 0,.8 Прирост температуры платины в среднем, С 0,11.О 27 0,40 О 76 5 5 20 0,14 Количество измерений 12 Размах измерений, С 0 04 О 04 О 03 О 03 0,03 Смещение рефракционнойполосы, мкм 2,7 2,12,5 0,8 0,8 1,4 0,9 0,6 0,8 0,6 Размах измерений, мкм Коэффициент корреляции,между приростом температуры платины и смещением полосы 0,90 0,90 0,85 0,80 0,75 м -мдмМ,"где М и М - диаметр масштабногооволокна и микрообъекфта. соответствнно науровне пристенногослоя и слоя,смежного с нимМ. - пропорциональное температуре относительноеизменение масштаба эасчет пристенного слоя.Временная прследовательность М М 1 р М 2 рр М и ряд М Ми о ,МО-М 2, Мв-М дают представления о термоосцилляциях микрообьекта.При использовании другого способа определения разницы преломления слоев масштабный объект может быть исключен. Так, при большом. увеличе- нии можно выявить вокруг микрообъекта рефракционную полосу или полоску Бекке, образованную за счет пристенного слоя. Для этого необходима некоторая расфокусировка микроскопа. Положение ее у микрообъекта зависит от разницы коэффициентов преломления контактирующих тел и является функцией температуры, если один из этих коэффициентов термозависим.Измерение термоосцилляций микро- объектов по смещению рефракционной полосы также включает фотографиро- вание объекта после выделения его необходимой части. Расчет по фотограммам ведут по формуле где С и С - ширина периферическойчасти рефракционной 5полосы соответственнов начальный и 1-тыймоменты времени;К - степень увеличениямикрообъекта;10 Р. - пропорциональное при 1росту температурымикрообъекта смещениеполосы по истечении1-того интервала времени.Временная последовательностьР 1 Р 2,., Р, дает представле-.ние о термоосцилляциях микрообъекта,П р и м е р. Измерение термоосцилляций производится на объекте,температура которого изменяется вовремени известным образом и можетбыть измерена другим способом, помимо предложенного. Объектом термометрии служит рабочая нить платиновоготермометра сопротивлений, температура которойвозрастает после ступенчатого увеличения текущего через нееэлектрического тока и регистрируетсяпри помощи осциллографа. Нить имеет 30 диаметр 30 мкм, допускает погружениев различные среды и размещается настолике биологического микроскопа сфотокамерой для синхронной съемки.Результаты измерений и расчетов 35 для платины в воде приведены в таблице.1041917 ФСоставитель С. БочинскийТехред В.Далекорей КоРРектоР В. Бутяга Редактор У. Алексеенко Заказ 7118/44 Тираж 873 Подписное ВНИИПК ГосударствЬнного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035,-Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП Патенто, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Величина ранговой корреляции между приростом температуры объекта и смещением рефракционной полосы у его края свидетельствует о,связи между этими величинами. Корреляция между ними становится менее оптимальной, чем через миллисекунду после изменения температуры объекта.Рассчитанная по Крамеру-Мизесу для всех наблюдений вероятность подобия Р 2 между смещением рефракционной полосы и логарифмом прироста температуры не опускается ниже 0,85.Устройство для измерения термоосцилляций микрообъектов, реализующее предложенный способ, работает следующим образом. Кювета 5 для исследуемых объектовс исследуемым объектом размещаетсяна предметном столике биологического микроскопа 2,. имеющего конденсоркосого освещения.Стимуляциявозбуждения исследуемого объекта и контрольное отверденж. биопотенциала, осуществляются внекле точнйми электродами.ФСигнал биопотенциала от исследуемого объекта поступает на усилитель6 биопотенциалов и далее в блок 7синхронизации. Сигнал с блока син хрониэации управляет импульсным ис точником 1 света, в результате чегодостигается согласование моментаэкспозиции с Фазой биопотенциала.Таким образом, предложенный способ позволяет расширить диапазонразмеров измеряемых микрообъектов всторону их уменьшения, а устройствообеспечивает возможность проведения оизмерений теРмоосцилляций для субклеточных структур.