CS263743B1 - Měřící zařízení pro vyhodnocování reflexních fotometrických signálů - Google Patents

Abstract

Podstatou řešení je vyhodnocení reflexních fotometrických signálů reagenčních diagnostických proužků z hlediska minimalizace rušivých vlivů k dosažení co nejvyšší přesnosti měření. Zařízení používá filtr, spojený na jedné straně se zesilovačem stejnosměrného napětí, a na druhé straně připojený k převodníku A/D, který je připojen k procesoru.

Description

(54) Měřící zařízení pro vyhodnocování reflexních fotometrických signálů

Podstatou řešení je vyhodnocení reflexních fotometrických signálů reagenčních diagnostických proužků z hlediska minimalizace rušivých vlivů k dosažení co nejvyšší přesnosti měření. Zařízení používá filtr, spojený na jedné straně se zesilovačem stejnosměrného napětí, a na druhé straně připojený k převodníku A/D, který je připojen k procesoru.

26J743

-iVynález se týká vyhodnocení reflexních fot©metrických signálů reagenčních diagnostických proužků především z hlediska minimalizace rušivých vlivů k dosažení co nejvyšší přesnosti měření jednoduchými prostředky, s výhodou použitelný pro malé reflexní fotometry.

Reflexní fotometry pracují na principu měření sytosti zabarvení reagenční zóny diagnostických proužků vlivem aplikovaného roztoku dané koncentrace. Podobně jako klasická absorbční fotometrie srovnává reflexní fotometrie intenzitu difužního odraženého světla s dopadajícím světlem

R °'o = ^IoDR^/IDOP * ¹⁰⁰ i kde R označuje difuzní reflektanci. Poměr těchto intenzit je úměrný poměru difuzní reflexe testovaného zbarveného povrchu reagenční zóny a difuzní reflexe referenčního povrchu a je tedy úměrný i poměru napětí získaných měřením testovaného povrchu a referenčního povrchu ^{R = U}ZB ^UREF .

Závislost difuzní reflektance R na koncentraci aplikovaného roztoku lze vyjádřit vztahem τ» k. C

R = A + B.exp i kde A, B, k jsou parametry a C je koncentrace.

Odražené difuzní světlo od reagenční zóny bývá měřeno fotodiodou, ve které jsou vlivem nízkých světelných intenzit vybuzeny nepatrné proudy, řádově nA, Navíc musí být spolehlivě měřeny změny těchto proudů, řádově pA, způsobené rozdílností zbarvení reagenční zóny při různých koncentracích měřeného roztoku. Při vyhodnocování takto nízkých proudů se začínají uplatňovat šuraový proud fotodiody, drifty vstupních zesilovačů, nízkofrekvenční střídavá napětí, k tomu přistupují rušení typická pro optická měření - zbytkové a rušivé světlo a temný proud fotodiody,

K potlačeni těchto rušivých vlivů bylo vypracováno mnoho více či méně účinných metod, ověřených a použitelných zejména u větších fotometrických zařízení. Některé reflexněfotometrické systémy

2S3 743

přesnosti bud dvou zdrojů světla nebo dvou fotodetektorů. Tyto systémy jsou náročné na výběr daných dvojic, neboť musí být zajištěna souběžnost změn vlastností obou prvků /teplotní závislosti, linearity, průběhu stárnutí/. Úkolem zůstává způsob potlačení všech uvedených rušivých vlivů a zajištění maximální přesnosti při požadavku jednoduchého obvodového řešení celého měřícího zařízení.

Shora uvedené nedostatky odstraňuje měřící zařízení pro vyhodnocování reflexních fotometrických signálů a postup činnosti zařízení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že filtr spojený na jedné straně se zesilovačem stejnosměrného napětí je na druhé straně připojen k převodníku A/D, který je připojen k procesoru.

Výhodou měřícího zařízení podle vynálezu je skutečnost, že analogový signál získaný z fotodetektorů je po předchozím převodu a zesílení upraven ve filtru s delší časovou konstantou, n-násobně vzorkován jak užitečný signál, tak temný signál, a to při měření testovaného vzorku i referenčního vzorku a za zprúměrněných hodnot užitečných signálů i temných signálů je vypočten poměr, který je dle určitého vztahu přepočten na výslednou hodnotu koncentrace v požadovaných jednotkách.

Měřící zařízení podle vynálezu je schématicky znázorněno na připojených výkresech, kde na obr, 1 je zapojení měřícího zařízení a na obr, 2 jsou časové průběhy.

Měřící zařízení sestává z řídícího procesoru 1, k němuž je přes spínač 2 připojen zdroj 3 konstantního proudu, spojený přes optickou komůrku Jí s převodníkem £ proud/napětí. K optické komůrce b je přiložena testovaná nebo referenční zóna 5. Převodník 6 proud/napětí je spojen se zesilovačem 7 stejnosměrného napětí, který přes filtr 8 a převodník A/D 9 je spojen s řídícím procesorem Procesor £ je dále spojen se zobrazovačera 10.

Zdroj světla /LED/, napájený ze zdroje konstantního proudu 3, osvětluje měřenou zónu a odražené difuzní světlo od této zóny dopadá na citlivou vrstvu fotodetektorů /FD/, kde vyvolává proudovou odezvu, V převodníku 6 proud/napětí je proud převeden oa napětí a v zesilovači 7 stejnosměrného napětí zesílen na požadovanou úroveň. Napětový signál dále prochází filtrem 8 typu dolní propust s takovou časovou konstantou , že jsou eliminovány vysokofrekvenční šumy a externí síťové rušení.

Tento signál je v převodníku A/D 9, převeden do digitální formy, ve které se dostává do řídícího procesoru £ k dalšímu zpracování. Užitečný signál z fotodetektoru je analogově měřen po celou dobu svitu zdroje světla T_{T Rnt} ale vlastní A/D převod se uskutečňuje pouze v době T^, po ustálení teplotní setrvačnosti substrátu LED a přechodových dějů v přijímací části. Pro eliminaci vlivu rušivých impulsů je digitalizace analogového signálu v době provedena n-krát a každý tento vzorek je uložen v paměti řídícího procesoru 1, Zde je z n-hodnot zanedbána nejvyšší a z n-2 hodnot je vypočtena průměrná hodnota užitečného signálu U, Pro eliminaci vlivů způsobených pomalými teplotními změnami během provozu přístroje, rozdílným stárnutím konstrukčních prvků přístroje a dalších pomalých vlivů je před každým měřením užitečného signálu měřena i hodnota nulového temného signálu ze tmy U_Q a tato hodnota je od užitečného signálu odečtena, opět v podobě TJ , Temný signál je tedy měřen dvakrát, těsně před každým měřením užitečného signálu. Referenční signál, i temný signál měřený těsně před ním nejsou měřeny ihned po zapnutí přístroje, ale z důvodů teplotního ustálení systému až po době i to jest těsně před otřením a vložením osušeného reagenčního proužku, jehož ustalování probíhá ještě v době T _o. Výsledný poměr difuzních reflexí zbarveného a re agreferenčního vzorku je pak získán výpočtem

TEST - ^u02 R - u.

REF

Tento poměr je potom dalším postupem přepočten na koncentraci daného roztoku a výsledná hodnota je zobrazena v příslušných jednotkách /ramol/l nebo rag/dl/.

Uvedeným zařízením jsou podstatně eliminovány jak vlivy vysokofrekvenčního rušení a šumů, nízkofrekvenčního a náhodného rušení, tak i vlivy teploty a stárnutí měřících prvků systému a tím je zajištěna dlouhodobá stabilita výsledků měření.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Měřící zařízení pro vyhodnocení reflexních fotometrických signálů, sestávající z řídícího procesoru, zdroje konstantního proudu, optické komůrky, převodníku proud/napětí, zesilovače stejnosměrného napětí, filtru a převodníku A/D, vyznačující se tím, že filtr (8), spojený na jedné straně se zesilovačem (7) stejnosměrného napětí je na druhé straně připojen k převodníku A/D (9), který je připojen k procesoru (l).