УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ФОТОРЕДОКС-ЭФФЕКТА В ЩЕЛОЧНЫХ РАСТВОРАХ КЕРАТИНОВ

Полезная модель относится к товароведческой и судебно-биологической экспертизе (из изделий овчинно-шубного и мехового производств), к области экспертной оценки волос и растворов кератинов. Заявленное устройство позволяет идентифицировать видовую принадлежность образца волосяного покрова млекопитающих для различения образцов кератина искусственного и естественного происхождения.
Из уровня техники известно устройство, с помощью которого регулируют окислительно-восстановительный потенциал перфузата для использования в консервации органов, подлежащих трансплантации. Устройство включает в себя две клетки, мембрану с субмикронным размером пор и расположенные в клетках электроды (US 4299919 А, приоритет 30.06.1980). Основным недостатком данного способа является невоспроизводимость метода измерения редокс-потенциала для определения параметров фоторедокс-эффекта в щелочных гидролизатах волосяного покрова.
Наиболее близким аналогом, выбранным за прототип, является способ измерения редокс-потенциала биологических сред при использовании мониторинга для получения диагностической информации о состоянии пациента. Способ измерения редокс-потенциала биологических сред предусматривает определение потенциала рабочего электрода при разомкнутой цепи относительно хлорсеребряного электрода сравнения в тестируемой среде (RU 2497107, 27.07.2013. Бюл. №21).
В отличие от ближайшего аналога заявленное устройство имеет конструктивные особенности, позволяющие определять фоторедокс-эффект как при инкубации в темноте гидролизата волос, так и его изменение при облучении видимым светом.
Техническим результатом при использовании заявленного устройства является измерение выраженности фоторедокс-эффекта растворов кератинов, что позволяет различать виды сырья естественного и искусственного происхождения; обеспечивает возможность работы с малыми объемами растворов.
Заявленный технический результат достигается благодаря тому, что устройство для определения параметров фоторедокс-эффекта в щелочных растворах кератинов состоит из блока датчиков, включающего: электродную систему, состоящую из измерительного и вспомогательного электродов, а также кюветного отделения. В свою очередь, кюветное отделение содержит вспомогательную кювету, кольцевой осветитель со встроенными тремя светодиодами и измерительной кюветой - штуцером для микроизмерений. Кроме того, заявленное устройство содержит блок питания светодиодов с таймером, причем устройство имеет возможность подключения блока преобразования сигнала и блока регистрации.
Для измерения параметров фоторедокс-эффекта используется специально разработанный кольцевой осветитель для светового воздействия на объект измерения, компьютер с программным обеспечением.
Принцип работы устройства заключается в измерении окислительно-восстановительного потенциала (Red/Ox-потенциал) щелочного гидролизата волос шерстяного покрова млекопитающих сначала в темноте, а затем регистрации его изменения под действием 300-секундной вспышки света. Информативными при этом являются как исходное значение потенциала, так и величина его изменения под действием световой вспышки.
Полезная модель поясняется чертежом, представленным на фиг. 1.
На фиг. 1 показана общая функциональная схема (блок-схема) устройства для определения параметров фоторедокс-эффекта в гидролизатах волос и растворах кератинов.
Конструктивными элементами устройства служат: блок датчиков с кюветным отделением - (1); блок измерения - (2); блок питания светодиодов с таймером - (3); блок преобразования сигнала (4); блок регистрации - (5).
Блок датчиков включает: электродную систему, состоящую из измерительного электрода (стеклянный электрод из стекла с электронной функцией ЭО-1) - (6); вспомогательный электрод (ЭВЛ1-МЗ) - (7); тефлоновую консоль - держатель электродов - (8); кремальеру - (9), позволяющую вертикально перемещать держатель с электродами; стойку кремальеры - (10), закрепленную в массивном основании - (11); кроме того, в блок датчиков входит кюветное отделение, которое включает: вспомогательную кювету - стакан с раствором KCl - (12); кольцевой осветитель, служащий одновременно крышкой стакана - (13), представляющий собой плоский цилиндр из оргстекла; в крышке имеются 2 сквозных отверстия, одно отверстие (17) - гнездо, чтобы вставлять измерительную кювету - (15), другое отверстие - (18) - транзит для вспомогательного хлорсеребряного электрода; в крышке имеются продольные радиальные отверстия (19) от отверстия (17) до внешнего периметра, куда встроены 3 светодиода - (14) - светодиоды (BL-L324UWC) с номинальной яркостью по 10 Кд, диаметром 3 мм, цвет свечения - белый. В качестве измерительной кюветы использован стандартный штуцер для микроизмерений, входящий в комплект ЗИПа отечественных РН-метров и иономеров. Конструкция рабочей кюветы обеспечивает возможность работать с малыми объемами исследуемых гидролизатов волос. В измерительную кювету в процессе работы стенда помещают исследуемый гидролизат. Весь блок датчиков помещен в стальной кожух - (16), защищающий исследуемое содержимое от действия внешнего света и экранирующий датчик от электромагнитных помех.
Блок измерения (иономер) - (2): представляет собой универсальный иономер - ЭВ-74 (или любой другой аналогичный с аналоговым или цифровым выходом), настроенный как милливольтметр.
Блок питания светодиодов с таймером - (3) представляет собой стабилизатор тока, включенный на величину 30 мА, встроенный в таймер, позволяющий менять экспозицию световой вспышки в диапазоне 10÷500 с.
Блок преобразования сигнала - (4) представляет собой стандартный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) типа «Е-154» (производства отечественной компании «L-card») и служит для преобразования аналогового сигнала на выходе иономера в цифровой сигнал для подачи его на персональный компьютер.
Блок регистрации - (5) персональный компьютер с соответствующим программным обеспечением (ПО); в (ПО) использована программа «L-graph» из комплекта АЦП Е-154.
Взаимное расположение конструктивных элементов устройства следующее: все элементы (6-15) блока датчиков (1) находятся внутри железного кожуха (16). Снаружи кожуха (16) на его верхней крышке помещен иономер (2) и таймер (3), справа от кожуха (16) на уровне его основания помещаются аналого-цифровой преобразователь (4) и персональный компьютер (5).
Размещение конструктивных элементов блока датчиков внутри железного кожуха обеспечивает отсутствие освещения объекта во время измерения и его электромагнитное экранирование. Для замены исследуемого образца кожух снабжен фронтальной дверцей. Для замены образца перед измерением открывают дверцу кожуха (16) и с помощью кремальеры (9) поднимают держатель электродов (8). Затем исследуемый образец (гидролизат) помешают в штуцер (15). Использование названного штуцера позволяет работать с малыми количествами гидролизата (минимальный объем 0,1 мл). Сферическое дно штуцера заканчивается капилляром, в который впаян асбестовый фитиль. Штуцер с гидролизатом, в свою очередь, помещают в специальное отверстие (17) в крышке (13). Конструкция крышки (13) обеспечивает такое положение штуцера (15), что нижний конец капилляра штуцера (15) выступает на 10-12 мм от нижней поверхности крышки (13), при этом боковые стенки штуцера с гидролизатом оказываются полностью погруженными в толщу крышки. Последнее обеспечивает возможность действия вспышки света на гидролизат благодаря встроенным в крышку светодиодам (14). Крышка (13), в свою очередь, накрывает вспомогательную кювету - стакан с раствором KCl (12). При этом уровень раствора в стакане (12) достаточный, чтобы нижний конец капилляра штуцера (15) соприкасался с раствором в стакане (12). С помощью кремальеры (9) в кювету опускаются электроды, так чтобы измерительный электрод (6) попадал в измерительную кювету (15) - штуцер с гидролизатом, а вспомогательный электрод (7) - попадал в стакан (12). Для этого электроды уставлены в держателе (8) на разной высоте - измерительный электрод выше, вспомогательный по высоте ниже, а в крышке (11) имеется специальное отверстие (18) для прохождения вспомогательного электрода. Асбестовый фитиль в капилляре штуцера (15) выполняет функцию электролитического ключа благодаря тому, что он пропитывается раствором KCl.
Связь конструктивных элементов устройства обеспечена посредством электрических соединительных кабелей: выводы электродной пары (6 и 7) подключены к стандартному лабораторному иономеру (2), включенному в режиме милливольтметра. Последнее обеспечивает измерение потенциала измерительного электрода ЭО-01 относительно вспомогательного электрода ЭВЛ-1-МЗ. Аналоговый выход иономера (2) электрически связан со входом-1 аналого-цифрового преобразователя (4), который, в свою очередь, связан соответствующим кабелем с USB-портом персонального компьютера (5). Светодиоды (14) блока датчиков (1), обеспечивающие световую вспышку и фоторедокс-эффект, связаны друг с другом параллельно, далее общий кабель связывает светодиоды с таймером (3), который также соединен со входом-II аналого-цифрового преобразователя (4).
Осуществление полезной модели.
Исследуемый образец волос взвешивают и заливают 2н. раствором NaOH. Далее, образец, залитый раствором едкого натрия, инкубируют на кипящей водяной бане не менее 20 минут (до полного растворения), разводят дистиллированной водой. В результате получается раствор кератинов. Затем 2 мл разведенного раствора гидролизата помещают в рабочую кювету блока датчиков. Рабочая кювета заранее помещена в соответствующее ей отверстие крышки-осветителя. В рабочую кювету с помощью кремальеры опускают измерительный электрод до полного погружения измерительной головки электрода. При этом оттянутый кончик вспомогательного электрода автоматически оказывается опущенным в раствор хлористого калия, заполняющего вспомогательную кювету, закрывают дверцу металлического кожуха блока датчиков и начинают измерение. После установления устойчивых показаний иономера, что фиксируется в подблоке регистрации, ожидают дополнительные 10 минут, затем с помощью таймера включают питание светодиодов на 300 секунд. Под действием света происходит изменение показаний иономера, динамика чего также фиксируется блоком регистрации. После прекращения действия света происходит вторичное изменение показаний прибора.
Совокупность результатов измерений: значение редокс-потенциала до воздействия света, величина изменения редокс-потенциала во время действия света и значение редокс-потенциала после прекращения воздействия света - специфичны в зависимости от происхождения исследуемого материала.
Появление дополнительных количественных критериев при определении происхождения волос и препаратов кератина достигается за счет возможности проведения серии исследований фоторедокс-эффекта с помощью предлагаемого устройства и построении идентификационных таблиц на основании полученных количественных данных.
С помощью заявленного устройства осуществляется возможность проведения исследования фоторедокс-эффекта для растворов различных белков и других веществ, возможность построения идентификационных классификационных таблиц, содержащих значения редокс-потенциалов и значения изменений редокс-потенциалов вследствие фоторедокс-эффекта для гидролизатов волос различного происхождения; появление дополнительных количественных критериев при определении происхождения волос и препаратов кератина.
Реализация описанных возможностей может быть достигнута путем проведения серий исследований фоторедокс-эффекта с помощью предлагаемого устройства.