Устройство для флуоресцентного исследования биологических объектов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК . И 9) (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ленинградский институт авиационного приборостроения и Всесоюзный научно-исследовательский и кон-,структорский институт медицинскойлабораторной техники(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФЛУОРЕСЦЕНТНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХОБЬЕКТОВ, содержащее .измерительнуюкювету открытого типа, сообщеннуюгидравлическим трактом с каналом подачи исследуемой среды, регулировочиый тубус, систему подачи и стока о.транспортной среды, оптическую систе"му, включающую источник излученияи фотоприемник, соединенный черезусилитель и.амплитудный дискриминатор с регистратором, о т л и ч а ющо е е с я тем, что, с целью сокращения времени анализа селекциималых концентраций. исследуемых биообъектов на фоне концентрированныхпопуляций бнообъектов, оно имеетдва канала подачи фоновых и обнаруживаемых биообъектов, каждый из 151) А 61 В 10/00; С О Б 2/64 которых включает резервуар с объек- тами, электромеханический зажим и гидравлический тракт, последние соединены в общей точке между собой и с гидравлическим трактом канала подачи исследуемой среды, третий электромеханический зажим, установ; ленный в гидравлическом тракте канала подачи исследуемой среды, три управляемых ключа, сигнальные входы которых объединены и соединены с выходом усилителя, блок установки пороговых уровней, соединенный с амплитудным дискриминатором, выход которого соединен с регистратором, и управляемый кольцевой счетчик, З выходы которого соединены с управляющими входами каждого из электро- механических зажимов и каждого управляемого ключа, причем выходы первого и второго управляемых ключей, управляющие входы которых соединены с электромеханическими зажимами каналов . подачи фоновых и обнаруживаемых. биообъектов, соединены с входами блока установки пороговых уровней, а выход третьего управ ляемого ключа соединен с входом амплитудного дискриминатора. 2. Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения достоверности селекцииисследуемых биообъектов, амплитудныйдискриминатор выполнен двухпороговым,1090350 Изобретение относится к микробиологическим исследованиям, а именно к устройствам выделения и идентификации биологических объектов, и может быть использовано в онкологии 5 (поиск опухолевых клеток ), в санитарно-эпидемиологической службе (поиск патогенных бактерий) , а также в службах контроля водоочистных сооружений. 10 центраций исследуемых объектов нафоне концентрированных популяций .биообъектов.Указанная цель достигается тем,что устройство для флуоресцентногоисследования биологических объектов,содержащее измерительную кйветуоткрытого типа, сообщенную гидравлическим трактом с каналом подачи исследуемой среды, регулировочный тубус, систему подачи и стока транспортной среды, оптическую систему,включающую источник излучения и фотоприемник, соединенный через усилитель и амплитудный дискриминатор срегистратором, имеет два канала подачи фоновых и обнаруживаемых биообъектов, кащдый из которых включает резервуары с объектами, электромеханический зажим и гидравлическийтракт, последние соединены в общейточке между собой и с гидравлическим трактом канала подачи исследуемой среды, третий электромеханический зажим, установленный в гидравлическом тракте канала подачи исследуемой среды, три управляемыхключа, сигнальные входы которыхобъединены и соединены с выходомусилителя, блок установки пороговых уровней, соединенный с амплитудным дискриминатором, выход которогосоединен с регистратором, и управляемый кольцевой счетчик, выходыкоторого соединены с управляющимивходами каждого из электромеханических зажимов и каждого управляемого ключа, причем выходы первогои второго управляемых ключей, управляющие входы которых соединены сэлектромеханическими зажииамн каналов подачи Фоновых и обнаружнваеиых биообъектов, соединены с входами блока установки пороговых уровней, а выход третьего управляемогоключа соединен с входом амплитудно",го дискриминатора.С целью повышения достоверностиселекции исследуемых объектовселекции исследуемых биообъектовамплитудный дискриминатор выполнендвухпороговыи,На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - структурная схема блока установки пороговыхуровней.Устройство содержит резервуарс транспортной средой, канал 2 подачитранспортной среды, микроотверстие 3,15 20 Известно устройство для флуоресцентного исследования биологическихобъектов, содержащее измерительнуюкювету открытого типа, соединеннуюгидравлическим, трактом с каналомподачи исследуемой среды, регулиро. -вочиый тубус, систему подачи и стокатранспортной среды, оптическую систему, включающую источник излученияи Фотоприемник, соединенный черезусилитель и амплитудный дискриминаторс регистратором.В известном устройстве непрерывное возбуждающее излучение проходитчерез Фокусирующую линзу, светофильтр, 25дихроичное зеркало н направляетсямикрообъектнвом на микроотверстие,.которое связано с каналом подачибиообъектов, Флюоресцентное излучениебиообъекта, проходящего через микро- З 0отверстие, собирается микрообъективоии через оптический Фильтр попадаетна фотоприемник, Сигнал с Фотоприеи"ника усиливается и подается на реги"стрирующее устройство Г 1335Данное устройство, хотя и обладаетповышенной чувствительностью и точностью регистрации биообъектов, однако не может оперативно производитьселекцию сигналов об обнаруживаемых 40биообъектах, находящихся в смеси сдругими бнообъектаии. Такая задачаявляется типичной при обнаружении малых концентраций опухолевых клеток в крови, а также и в некоторых других 45 случаях, связанных с обнаружением биообъектов на фоне других, по различным флуоресцентным тестам. Регулировкой коэффициента усиления усилителя можно добиться лишь частичной селекции сигналов флуоресценции, т.е. производить отсечку сигналов от слабофдуоресцирующих биообъектов, однако это уменьшает надежность и точность устройства вследствие рассогласования цепи усилитель - блок регистрации,Цель изобретения. - сокращение времени анализа селекции малых кои3 1090350 4 измерительную кювету 4 открытого типа минатора. Выставление величин порос канавкой, канал 5 стока, резервуар гов осуществляется следующим обра для стока транспортной среды, ка- зом. По команде оператора (нажатие нал 7 подачи биообъектов, резервуар кнопки "Пуск" первый раз) на первом 8 с фоновыми биообъектами, резервуар 5 выходе кольцевого счетчика 20 появля" 9 с обнаруживаемыми биобъектами, ре" ется электрический сигнал, который зервуар 10 с исследуемыми биообъекта- поступает одновременно на управляеми, микрообъектив 11, дихроичное зер- мый зажим 21, открывая его и разрекало 12, источник 13 возбуждающего шая доступ к фоновым биообъектам в излучения, светофильтр 14, Фотопри О кювету (в исходном положении все емник 15, усилитель 16, первый управ- три клапана закрыты) , и на управляеляемый ключ 17, второй управляемый мый ключ 17, разрешая прохождение ключ 18, третий управляемый ключ 19, через него электрических импульсов двухпороговый дискриминатор 20, блок (в исходном состоянии все три ключа 21 установки пороговых уровней коль разомкнуты). Популяция клеток Фоно 7цевой счетчик 22, первый электроме" вой культуры попадает в кювету. Сигханический зажим 23, второй электро- налы от этих клеток через открытый механический зажим 24, третий электро- ключ 17 попадают на первый вход механический зажим 25, регистратор блока 21 установки пороговых уровней.26, основание 27 канавки, канал .28: 2 О В этом блоке определяется математи,подачи Фоновых биообъектов канал ческое ожиданиеш и дисперсия И. 2 29 подачи обнаруживаемых биообъек- распределения интенсивности Флюорестов, геРметичный Регулировоч- ценции яеток фоновых биообъектов ный. тубус 30, прижимные вин" и по ним определяется нижний порог ты 31, кольцевые пружины32 р 5 для двухпорогового дискриминатора герметизирующую прокладкУ 33, светофильтр 34 и фокусирующую линзу 35. Далее оператор нажимает второйИзмерительная кювета 4, состоящая раз кнопку "Пуск", электрический из основания 27 и канавки, снабжена сигнал появляется на втором выходетубусом 30 с прижимными винтамн 31, кольцевого счетчика 22 и пропадает30кольцевыми пружинами 32, герметиэи- на первом, после чего первый управрующей прокладкой 33 и имеет отверс" ляемый зажим 23 закрывается, первый тие, в котором размещен микрообъектив управляемый ключ 17 размыкается, 11, на оптической оси которого после- второй управляемый клапан 24 открыдовательно расположены дихрончное вается и второй управляемый ключ 18 зеркало 12, светофильтр 14 и Фотопри" 5 замыкается. Таким образом, аналогич емник 15; выход которого соединен с но определяют математическое ожидавходом усилителя 16. ИзмеРительнаЯние ш н дисперсию И 2 распределе/ 1кювета 4 через микроотверстие 3 сое- ния интенсивности свечения обнару-, динена с каналом 7 подачи бнообъек- живаемой культуры биообъектов и по тов,через канал 2 подачи транспорт" ним определяется верхний порог для40ной среды - с резервуаром 1 с транс- двухпорогового дискриминатора 20. портной средой, а через канал 5 сто- После выставления порогов операка - с резервуаром 6 для стока тран- тор третий раз нажимает кнопку спортной среды. "Нуск", в результате чего второйОптическая ось источника 13.воэ- управляемый клапан 23 закрывается,45буждающего излучения фокусирующей второй управляемый ключ 18 раэмылинзы 35 и светофильтра 34 перпенди- кается, третий управляемый клапан кулярна оптической оси микрообъектнва 25 открывается и третий управляемый 11 и пересекается с ней в месте Рас- ключ 19 замыкается, Таким образом, положения дихроичного зеркала 12. " устройство готово. к обнаружениюТри электрозажима 23, 24 и 25 рас- искомых клеток в исследуемой попу- положены снаружи на каналах подачи ляции (например, обнаружение опухоФоновых биообъектов 28, обнаруживае- левых клеток на фоне нормальных). мых 29 и исследуемых 7 биообъектов Устройство работает в этом режиме соответственно, следующим образом.Перед началом работы оператор ус- Взвешенные в водной пробе исслетанавливает величины верхнего и ниж" дуемые биообъекты иэ резервуара 10 него порогов двухпорогового дискри- с исследуемыми бнообъектами поступа1090350 говых сигнала и может быть реализо" ван на диодной матрице.Двухпороговый дискриминатор про" пускает сигнал на выходе, только если амплитуда сигнала больше нижнего порога и меньше -ерхнего, в других случаях выходной сигнал равен нулю.В качестве источника возбуждающего излучения может использоваться эптический квантовый генератор с излучением в диапазоне 300-490 ИК, В качестве фотоприемника могут использоваться фотоумножители ФЭУ. или ФЭУА.В кольцевом счетчике 22 йапряжение логической единицы (3,5-4 В) присутствует всегда только на выходе одного триггера, а на выходах остальных - ноль При подаче на синхровходы управляющего сигнала (в данном случае при замыкании кнопки Пуск подается нулевой управля -1 Иющий сигнал) логическая единица переходит на выход последующего в цепи триггера. Таким образом, при каждом нажатии кнопки "Пуск" логическая единица продвигается на один триггер вперед и после четырех нажатий кнопки окажется в исходном состоянии.Четвертый триггер необходим для хранения логической единицы в то время,5 пока устройство не работает. Периодичность нажатия кнопки рассчитывается заранее и обычно составляет несколько минут,Транспортная среда представляетсобой смывную жидкость, например воду.Фоновые биообъекты - это раствортой среды, в которой находятся атипичные биообъекты, (например, кровь),обнаруживаемые биообъекты - это те15 атипичные биообъекты, наличие которых необходимо выявить в исследуемойпрое (найример, раковые клетки ).В качестве усилителя можно использовать любой стандартный импульсный20 усилитель напряжения. В качестве. микрообъектива может быть использован микрообъектив водной иммерснис увеличением 30 и числовой апертуКрой 0,9.25 В качестве блока регистрацииможет использоваться любой цифровойсчетчик импульсов АИ, АИ.1090350 Фее, ф орректорА.Тяско дписное 2973/4 Тираж 688ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий133035, Москва, Ж, Раущская наб., д Закае е ф улф Составитель Ф.Рогожанскиедактор Н.Киштулинец Техред . Л.Мартяшова,Филиал ППП "Патент", г. Ужго 4/5т ем .щ еещ.ю- май( роектная, 4