ФОТОМЕТР

Заявляемая полезная модель относится к клинической химии и может быть использована в лабораторных условиях для выполнения количественных измерений состава биологических жидкостей в клинической лабораторной диагностике, ветеринарии, промышленной санитарии и санитарно эпидемиологическом надзоре.
Известны фотометры содержащие источник света, светофильтры пропускания, термостатированную кювету, фотоэлемент, усилитель и микроамперметр (Левшин Л.В., Салецкий A.M. «Оптические методы исследования молекулярных систем», Ч.1, изд. МГУ, 1994, стр.158). Анализ производится измерением и обработкой оптического сигнала от исследуемого образца.
Наиболее близким по технической сущности предлагаемой полезной модели является флуориметр содержащий импульсный источник света оптически связанный через объектив со светофильтром возбуждения, именуемый далее светофильтр пропускания, две светоделительные пластины, три фотоприемника, систему регистрации, аналого-цифровой преобразователь, устройство управления, устройство индикации, фокусирующую систему (патент №8124, заявка №97121524 от 15.12.2003). Анализ производится посредством измерения сигналов от исследуемого образца с предварительно калибровкой прибора по стандартному образцу с известной концентрацией измеряемого компонента. Недостатком устройства является большое время прогрева при включении, дрейф нулевой линии во время работы, а также большая погрешность при измерении оптической плотности образцов с низкой (менее 0,05 е.о.п) и высокой (более 2,0 е.о.п.) значениями оптической плотности.
Задачей заявляемой полезной модели является уменьшение времени прогрева устройства при включении и уменьшение дрейфа нулевой линии оптической плотности, что приводит к увеличению точности измерения образцов в широком диапазоне значений оптической плотности, а также упрощение и компактное конструктивное исполнение изделия.
Поставленная задача достигается тем, что фотометр, содержащий источник света оптически связанный через объектив со светофильтром, светоделительную пластину, кювету, два фотоприемника, аналого-цифровой преобразователь, устройство управления, устройство индикации, фокусирующую систему, причем, источник света выполнен постоянным, кювета выполнена термостатированной, за счет введения устройства термостатирования кюветы, и оптически связана со светоделительной пластиной, которая оптически связана со светофильтром, каждый из фотоприемников соединен с введенным усилителем, которые в совокупности образуют преобразователи с малым уровнем шума, при чем выходы преобразователей соединены с аналого-цифровым преобразователем, который в свою очередь соединен с устройством управления, которое с одной стороны соединено с устройствами индикации и печати, а с другой стороны через широтно-импульсный модулятор соединено с устройством термостатирования кюветы и непосредственно соединено с устройством инкубации проб.
Указанная совокупность существенных признаков позволяет решить задачу уменьшения времени прогрева устройства, дрейфа нулевой линии и увеличения точности измерения образцов в широком диапазоне значений оптической плотности, за счет использования постоянного источника света (вместо импульсного источника, имеющего неустранимую пространственную и энергетическую нестабильность от импульса к импульсу), уменьшения влияния нестабильности постоянного источника света, на результат измерения оптической плотности образцов, а также поддержанием стабильных оптических свойств образца за счет их предварительного прогрева в устройстве инкубации и их измерении при постоянной температуре в термостатированной кювете.
На фиг.1 представлена блок-схема заявляемого устройства.
Устройство содержит оптически связанные источник постоянного света 1 объектив 2, светофильтр 3, светоделительную пластину 4, кювету 5, соединенную с фокусирующей системой 6, которая оптически связана с преобразователем с низким уровнем шума, состоящим из фотоприемника 7, и усилителя 8. Светоделительная пластина 4 оптически связана с преобразователем с низким уровнем шума, состоящим из фотоприемника 9 и усилителя 10. Выходы усилителей 8 и 10 соединены с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 12. Кювета 5 соединена с устройством термостатирования 11, которое в свою очередь соединен с АЦП.
АЦП 12 соединено с устройством управления 13, которое выполнено на базе однокристального микропроцессора. Устройство управления 13 через широтно-импульсный модулятор 14 соединен с устройством термостатирования кюветы 11, а также с устройствами индикации 15, печати 16 и устройством инкубации 17. Устройство индикации 15 представляет собой жидкокристаллический дисплей, устройство печати 16 - мини-принтер, а устройство инкубации проб 17 - термостат.
Свет от источника постоянного света 1 фокусируется объективом 2 на светофильтр 3, который выделяет (пропускает) необходимую для измерений спектральную область света. Часть светового потока проходит через светоделительную пластину 4 и попадает в измерительную кювету 5. Другая часть выделенного света отражается от светоделительной пластины 4 и попадает на фотоприемник 9 преобразователя. Световой сигнал в преобразователях (7, 8 и 9, 10) преобразуются в напряжение, усиливаются, поступают на АЦП и оцифровываются. Оцифрованные сигналы далее обрабатываются в устройстве управления 13 по приведенным ниже формулам.
A=-log(ACP2/ACP1/KTF), где
А - величина оптической плотности
АСР1 - величина сигнала преобразователя (9, 10)
АСР2 - величина сигнала преобразователя (7, 8)
KTF - калибровочный коэффициент оптической плотности Значение KTF определяется предварительно при калибровке прибора. Далее результаты расчетов отображаются на устройстве индикации. Уменьшение времени прогрева фотометра, дрейфа нулевой линии и увеличение точности измерения оптической плотности в широком достигается компенсацией влияния нестабильности постоянного источника света на измерения, для чего в расчетах оптической плотности используется отношение сигналов АСР2/АСР1, в результате чего нестабильность источника света, которая входит и числитель и в знаменатель соотношения сокращается, а также стабилизацией оптических свойств образца за счет поддержания постоянной температуры во время их предварительного прогрева и измерения.
Таким образом, заявленная полезная модель фотометра позволяет уменьшить, время прогрева фотометра до 3 минут (время прогрева аналога 30 минут), дрейф нулевой линии оптической плотности до 0,001 единиц оптической плотности за 1 час (дрейф нулевой линии аналога составляет 0,005 е.о.п.) и тем самым, повысить точность измерений во всем динамическом диапазоне измерения оптической плотности, а также упростить электрическую и конструктивную схему фотометра.