Устройство для измерения концентрации неравномерно распределенного вещества

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ЯО 1154548 314 САНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСК ИДЕТЕПЬСТВУ(56)В 911 Шугайло укторскоеборостроения тельство СССР/22, 1971. 4 второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого порогового устройства и первым вхо- С дом третьего элемента И, выход которого соединен с входом сумматора площади, выход сумматора площадиФаей соединен с первым входом множительного устройства, второй вход которого соединен с выходом делительного фустройства, второй .вход делительно- ффго устройства соединен с выходом СЛ . сумматора числа измерений оптичес- вфла ; кой плотности, первый вход которого Яф соединен с выходом второго элемента И и вторым входом первого элемента И, при этом вторые входы логарифмического преобразователя .аналог-код,третьего элемента И, фь сумматора числа измерений оптичес" кой плотнзирующиммикроскоп ти соыходом иены с синхронианирующего ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТНРЬГГИЙ 3642485/24-2519.09.8307.05.85. Бюл. Иф 1Н.И.Шмакова, В.В.РусановСпециальное констрбиологического приСР535, 242 (088. 8)1. Авторское свиде247, кл. С 01 М 2Авторское свидете087, кл. СО 1 И 2(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯКОНЦЕНТРАЦИИ НЕРАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННОГО ВЕЩЕСТВА, содержащее оптически связанные сканирующий микроскоп и фотопреобразователь, одинвыход которого соединен с электрической цепью определения интегральной оптической плотности испытуемого объекта, состоящей из последовательно соединенных логарифмического преобразователя аналог-код,элемента И и сумматора оптическойплотности, а другой выход фотопреобразователя соединен с пороговымустройством, входящим в электрическую цепь определении площадииспытуемого объекта, включающую задатчик уровня, соединенный с пороговым устройством, и сумматор площади, при этом выход сумматора оптической плотности соединен с первымвходом делительного устройства,о т. -л и ч а ю щ е е с я тем, что, с ВОЮ . Я НИЯ,.-,1 целью повышения точности измеренийи определения количества вещества,в устройство дополнительно введенывторой фотопреобраэователь, второепороговое устройство, второй и третий элементы И, сумматор числа измерений оптической плотности и множительное устройство, прн этомтретий выход первого фотопреобразователя соединен с первым входом второго порогового устройства, а выходвторого фотопреобразователя, оптически связанного со сканирующим микроскопом, соединен с вторым входомвторого порогового устройства, выходкоторого соединен с первым входом1 1 154Изобретение относится к областифотометрических измерений, болееконкретно к устройствам и приборамдля оптических исследований веществ,имеющих гетерогенную структуруи содержащих контрастные включения,"Оно может быть использовано приисследовании объектов в биологии,медицине.Известно устройство для иэмерения концентрации вещества путемопределения отношения между суммарной оптической плотностью и площадью исследуемого объекта, содержащее сканирующий микроскоп, фотоприем- М ник, логарифмический преобразователь аналог-код, элементы равнозначности, эадатчик пороговых значений, счетчик, сумматор площади и сумматор плотности. Задатчиком порога- И вых значений устанавливается постоянный код, прн равенстве которому кода, поступающего с логарифмического аналого-цифрового нреобразователя и подсчитанного счетчи" 23 ком, происходит добавление единицы в сумматор площади и кода, пропорционального плотности, в сущчатор плотностиОднако данное устройство не 36 дает возможности обрабатывать препарат, имеющий гетерогенную структуру с контрастными включени" ями, так как в устройстве нет возможности автоматически изменять уровень дискриминации с целью исключения из измерений части объекта, имеющего контрастные включения.Наиболее близким техническим решением к изобретению является уст-ройство для измерения концентрации неравномерно распределенного вещества, содержащее оптически связанные сканирующий микроскоп и фотопреобразователь, один выход ко торого соединен с электрической цепью определения интегральной онтической плотности испытуемого объекта, состоящей из последовательно соединенных логарифмического преобразователя аналог-код, элемента И и сумматора оптической плотности, а второй выход фотопреобразователя соединеи с пороговым устройством, входацим в электричес- якую цепь определения площади испытуемого объекта, включающую задатчик уровня, соединенный с первым порого 548 гвым устройством, и сумматор площади,при этом выход сумматора оптическойплотности соединен с первым входомделительного устройства 2 3.Известное устройство обеспечиваетизмерение концентрации для исследуемых объектов, имеющих гетерогенную,т,е. неравномерно окрашенную структуру с контрастными включениями,например при Обработке автОГрафов,когда необходимо определить концентрацию поглощающего веществаобъекта в местах,не занятых зернами серебра, с большой погрешностьюизмерений,Устройство за счет того, чтоуровень дискриминации не имеетавтоматического управления, проводит измерения оптической плотнос"ти по площади исследуемого объектав соответствии с уровнем дискриминации, установленным исследователем,при этом измеряется н плотность зерен серебра и суммируется с плотностью исследуемого объекта, а таккак плотность зерен существеннобольше плотности исследуемогообъекта, то даже небольшое количество зерен в объекте исследования приВодит к значительной Погрешности нзмерения суммарной оптической плотности и, следовательно, концентрации вещества. ПОэтому проводят многократные иэ мерения исследуемого объекта на различных уровнях дискриминации,например установив уровень дискриминации над уровнем шумов исследуемого объекта, измеряют общую площадь и суммарную плотность исследуемого объекта, зетам устанавливают уровень ,цискриминации на уровне максимальной плотности исследуемого объекта, на котором расположены зерна, при этом измеряется площадь зерна и суммарная оптическая плотность зерна. Подсчитав визуально количество зерен и объекте, вычислив площадь, занимаемую зернами и суммарную оптическую плотность от всех зерен, можно иэ первоначально измеренной площади объекта вычесть площадь, занимаемую зернами, а нз суммарной оптической плотности - суммарную плотность от зерен серебра, разделив оставшееся значение суммарной оптической 1 вплотности на вычисленное значениез 1154площади, при этом получают концентрацию вещества в объекте,Недостатками известного устрой-ства являются ограниченная точностьизмерения и невозможность измерения количества вещества в объекте.Цель изобретения - повышение точности измерений и определения количества вещества,Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения концентрации неравномерно распределенного вещества, содержащее оптически связанные сканирующий микроскоп и Фотопреобразователь,один ф выход которого соединен с электрической цепью определения интегральной оптической плотности испытуемого объекта, состоящей иэ последова" тельно соединенных логарифмическо- ф го преобразовагеля аналог-код,элемента И и суииатора оптическойплотности, а другой выход Фотопреобразователя соединен с пороговым устройством, входящим в электричес" кую цепь определения площади исиытуемого объекта,. включающую задат" чик уровня, соединенный с первым пороговым устройством, и сумматор площади, при этом выход сумматора ф оптической плотности соединен с первым входом делительного устройства, дополнительно введены второй Фото- преобразователь, второе пороговоеЪустройство, второй и третий эле менты И, сумматор числа измерений оптической плотности и множительное устройство, при этом третий выход первого Фотопреобразователя соединен с первьм входом второго 40 порогового устройства, а выход второго Фотопреобразователя, оптичес" ки связанного со сканирующим микроскопом, соединен е вторым входом второго порогового устройства,вы ход которого соединен с первым вхо" дом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого порогового устройства и первым входом третьего элемента И, выход Ю которого соединен с входом сумматора площади, выход сумматора площади соединен с первым входом множительного устройства, второй вход которого соединен с выходом делительного ээ устройства, второй вход делительного устройства соединен с выходом сумматора числа измерений оптичес 548 4кой плотности, первый вход которого соединен с.выходом второго элемента И и вторым входом первого элемента И, при этом вторые входы логарифмического преобразователя аналог-код, третьего элемента И, сумматора числа измерений оптиВческой плотности соединены с синхроннзирующим выходом сканирующего микроскопа.На фиг,1 представлена блок-схема предлагаемого устройства для измерения концентрации неравномерно распределенного вещества, на фиг.2-6 - сканограммы измерительного и интегрального электрических сигналов.Устройство содержит сканирующий микроскоп 1, построенный по принципу двухэондового сканирования препарата концентрическими зондами разного размера, логарифмический преобразователь 2 аналог-код, первый Фотонреобразователь 3, задатчик 4 уровня, второй Фотопреобразователь 5, первое пороговое устройство 7,второе пороговое устройство 6, первый элемент И 8, второй элемент И 9, третий элемент И О, сумматор 1 числа измерений оптической плотности,сумматор 12 площади исследуемогообъекта, сумматор 13 оптическойплотности исследуемого объекта,делительнов устройство 14, множительное устройство 5.. При этом логарифмический преобразователь 2 аналог-код первый элемент И 8 и сумматор 3 оптической плотности исследуемого объекта представляют собой электрическую цепь последовательно соединенных элементов, определяющих интегральную оптическую плотность исследуемого объекта. Второе пороговое устройство 6, второй элемент И 9, сумматор 11 числа измерений оптической плотности представляют собой электрическую цепь последовательно соединенных элементов, определяющих число измерений оптической плотности в местах, свободных от контрастных включений. Задатчик 4 уровня, первое пороговое устройство 7, третий элемент И 10 и сумматор 12 площади исследуемого объекта представляют собой электрическую цепь последовательно соединенных элементов, 1154548определяющих площадь исследуемого объекта.Устройство работает следующим образом,При сканировании объекта исследо вания или его изображения световые потоки от двух концентрических зондов разного размера, меньший из которых является измерительным, авторой интегральным, пропорциональные светопоглощению от локального участка объекта, поступают наФотопреобразователи 3 и 5 соответственно, где образуются в электрические сигналы, сканограммы которых представлены на Фиг.2. Электрический сигнал от Фотопреобразователя 3, являющийся измерительным,и электрический сигнал от Фотопре, образователя 5, интегральный, яв Оляющийся переменным уровнем дис"криминации для выделения контрастных включений, например зерен серебра при обработке автограФов, по"ступают на второе пороговое устройство б, Формирующее импульсы,длительность которых пропорциональна времени превышения амплитудыизмерительного сигнала относительно интегрального. Одновременно электрическнй сигнал от Фотопреобраэователя 3 поступает на логариФми"ческий преобразователь 2 аналог-коди первое пороговое устройство 7,на которое от задатчика 4 уровняподается уровень дискриминаций,установленный исследователем надуровнем шумов для вычисленияплощади исследуемого объекта.Сигналы с пороговых устройств 6 и 7 40поступают на второй элемент И 9.Сигнал с выхода элемента И 9 разрешает прохождение кода от логарифмического преобразователя 2 аналог-кодчерез элемент И 8 на сумматор 13 45оптической плотности и синхронизирующих импульсов от сканирующегомикроскопа; спределяющих моментыизмерения оптической плотности исоответствующих числу элементов раз Оложения при сканировании, на сумматор 11 числа измерений оптическойплотности в моменты наличия сигнала от порогового устройства 7,и запрещает при наличии сигнала от порогового устройства 6, что соответствует измерению оптическойплотности и подсчету числа измерений ее по площади исследуемогообъекта в местах, не занятыхконтрастными включениями, Коды ссумматоров 11 и 13 поступают наделительное устройство 14, на выходе которого образуется код, пропорциональный концентрации исследуемого объекта.Вычисление концентрации нроводится по Формуле4 сргде Д- концентрация исследуемого вещества;7 Д; - суммарное значение оптической плотности по площа"ди исследуемого объектаза исключением мест,занятых контрастнымивключениями;Э - число измерений оптической плотности.Одновременно синхроииаирующиеимпульсы поступают на третий элемент И 10, с выхода которого, приналичии сигнала с порогового устройства 7, соответствующего видеоимпульсу от объекта исследования, онипоступают на сумматор 12 площади,Коды с делительного устройства 14и сумматора 12 площади исследуемого объекта поступают на множительное устройство 15,на выходе которого образуется код, пропорциональныйколичеству вещества в объекте,Количество вещества вычисляетсяпо Формуле Ц : лЙср оЕгде Я - количество исследуемоговещества в объекте;Д, - концентрация исследуемоговещества в объекте;, - площадь исследуемого объекта.Предлагаемое устройство позволяетпроводить определение концентрациии количества вещества, содержащегоконтрастные включения, за одно сканирование препарата, в то время какв известных устройствах перечисленные характеристики требуют многократного сканирования исследуемогообъекта, дополнительного ручногосчета контрастных включений, чтов сЭ Фсвою очередь, дает Погрешностьизмерений.Применение предлагаемого устройства позволяет значительно повыситьточность измерений и определитьколичество вещества в обьекте,биннронцзируаагиг импульсыл саюиоуощг- Ю /4 ИКДОСЯ 000 Подписноеного комитета СССРений и открытийРаушская наб., д. 4/5