КОМПЛЕКТ МЕР ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ

Полезная модель относится к области оптико-электронных измерительных приборов. Комплект мер флуоресценции (КМФ) предназначен для передачи относительной единицы флуоресценции и применяется для испытаний, поверки и калибровки флуориметрических анализаторов, спектрофлуориметров, люминометров, ПЦР-анализаторов и других люминесцентных приборов.
В настоящий момент известны различные измерительные устройства, в основе принципа работы которых лежит эффект люминесценции. Особое место среди них занимает медицинское оборудование, в частности, оборудование, предназначенное для анализа жидких биопроб (жидкостные флуорометрические анализаторы, спектрофлуориметры, люминометры, цитофлуориметры, ПЦР-анализаторы и т.д.).В зависимости от решаемой задачи длина волны возбуждения и анализируемого излучения варьируется в широких пределах, оставаясь, как правило, в границах видимого диапазона. Сравнение характеристик различных приборов сильно усложняется их многообразием и отсутствием универсальных референтных методик. Для испытания и поверки существующих устройств необходим набор мер флуоресценции, позволяющий достоверно оценить чувствительность и точность любых флуоресцентных приборов во всем видимом диапазоне (мерами в метрологии называют средств измерений, предназначенных для воспроизведения и хранения значения физической величины).
Используемые для проведения испытаний, поверок и калибровок наборы мер отличаются в зависимости от особенностей соответствующих приборов. В частности, наборы мер отличаются по составу используемого рабочего вещества.
Из области техники известны аналоги заявляемой полезной модели, используемые для поверки и калибровки различных оптических приборов. Информация об этих устройствах представлена, в частности, на сайтах: http://zomz.ru/about/proizvodstvo/optic/knf-1-0.php.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по технической сущности является комплект мер флуоресценции, содержащий жесткий корпус, снабженный крышкой с замком и ячейками для размещения двух мер флуоресценции (см. http://www.nist.gov/mml/bbd/bioassay/fluorescence_raman_intensity_standards.cfm).
Основным недостатком известных аналогов является ограниченность их применимости для поверки приборов, а именно: в силу того, что в упомянутых устройствах в качестве рабочего материала используются твердые вещества, эти устройства имеют весьма ограниченные функциональные возможности. В частности, такие устройства нельзя использовать для большинства медицинских приборов, в которых конструкция отделений для проб позволяет проводить измерения только с жидкими объектами.
Техническая задача, решаемая заявляемой полезной моделью, состоит в расширении арсенала технических средств, предназначенных для использования в качестве набора мер флуоресценции при испытаниях, поверке и калибровке люминесцентных приборов.
Эта задача решается посредством использования существенного признака регистрируемого КМФ, заключающегося в том, что в качестве рабочего материала, т.е. в качестве мер в нем используется набор, или комплект жидкостей.
На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого комплекта мер флуоресценции;
на фиг. 2 - спектры излучения мер с концентрацией флуоресцеина 1 мг/л (кривая а), 0.1 мг/л (кривая б), 0.01 мг/л (кривая в) и 0.001 мг/л (кривая г) при длине волны возбуждения 405 нм (логарифмическая шкала).
Заявляемый КМФ представлен на Фиг. 1. Все меры размещены в едином жестком непрозрачном в видимом и ближнем УФ диапазоне корпусе 1 с крышкой 2 и замком 3. На дне корпуса помещается подложка 4 из мягкого материала для защиты мер от механических повреждений с ячейками 5 для размещения герметичных запаянных стеклянных ампул 6 с растворами флуоресцеина, используемых в качестве мер флуоресценции. Предпочтительно использование водных растворов флуоресцеина натрия с концентрациями 0.8÷1.2 мг/л, 0.07÷0.15 мг/л, 0.006÷0.020 мг/л и 0.0005-0.0025 мг/л, поскольку это позволяет перекрыть основной динамический диапазон наиболее распространенных приборов. На каждой ампуле имеется этикетка(на чертеже непоказана), на которой указан номер меры, соответствующий содержимому данной ампулы.
Использование предлагаемого комплекта мер позволит приписать абсолютные значения показаниям прибора - регистрируемую концентрацию эталонного флуоресцентного красителя и соответствующую относительную единицу флуоресценции. Этот показатель зависит только от природы самого красителя и на него не влияют ни принципиальная схема тестируемого прибора, ни его конфигурация, ни интенсивность источника возбуждения, ни какие-либо другие параметры системы, а значит, он может быть использован для физически информативного сравнения различных регистрирующих систем между собой. При испытании различных приборов регистрируемые ими значения могут быть приведены к относительным единицам флуоресценции путем введения поправочных коэффициентов.
При разработке данного комплекта мер флуоресценции, обеспечивающего решение поставленной технической задачи, принимались во внимание следующие требования к их функциональным возможностям.
Для испытания всего многообразия существующих приборов необходимо обеспечить возможность варьирования в широких пределах как длины волны возбуждения люминесценции, так и длины волны регистрируемого излучения. При этом меры, предпочтительно, должны быть жидкими для обеспечения возможности проведения испытаний анализаторов, в которых установка твердых мер невозможна. Кроме того, при выборе рабочего вещества необходимо руководствоваться требованиями безопасности, доступности и стабильности, а также целесообразно обеспечить возможность воспроизводства растворов различной концентрации. Наиболее широкоизвестным нетоксичным водорастворимым люминофором с высоким квантовым выходом в видимой области является флуоресцеин. Его соль - флуоресцеин натрия - оранжевый порошок, который хорошо растворим в воде, что позволяет легко получать на его основе растворы любой требуемой концентрации. Люминесценция флуоресцеина представляет собой широкую интенсивную полосу с основным максимумом на 513 нм (см. фиг. 2) и возбуждается излучением с длиной волны практически от границы УФ области до максимума флуоресценции. Форма спектра при этом практически одинакова для любого возбуждения. Исследования показали, что меры флуоресценции на основе раствора флуоресцеина могут быть использованы для поверки устройств с длиной волны возбуждения в диапазоне 200-500 нм и длиной волны регистрации 470-670 нм. В указанную область возбуждения попадают длины волны широко распространенных YAG: Nd лазера, работающего на третьей гармонике (355 нм), и фиолетового GaN лазерного диода (405 нм), что чрезвычайно важно, поскольку позволяет использовать флуоресцеин для испытания устройств с монохроматическим возбуждением на основе подобных источников.
Таким образом, за счет наличия протяженного линейного диапазона набор растворов флуоресцеина различной концентрации может быть использован для работы с широким рядом флуоресцентных приборов, в частности, с целью их калибровки, определения динамического диапазона, а также выявления предельной чувствительности прибора.
Таким образом, предлагаемый КМФ эффективно решает поставленную техническую задачу расширения арсенала технических средств для поверки и калибровки различных люминесцентных приборов, а жидкая фаза рабочего материала значительно расширяет круг приборов, которые могут поверяться и калиброваться с помощью заявляемой полезной модели.
Хотя настоящая полезная модель была описана на примере конкретных вариантов ее осуществления, для специалистов будут ясны возможности многочисленных модификаций данной полезной модели, не выходящие за границы объема ее правовой охраны, определяемого прилагаемой формулой.