KR20090008689A - Method of fluorometric determination of photoautotrophic organisms photosynthesis parameters, device for its realization and measuring chamber - Google Patents

Method of fluorometric determination of photoautotrophic organisms photosynthesis parameters, device for its realization and measuring chamber Download PDF

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Abstract

A method of fluorometric determination of photoautotrophic organisms photosynthesis parameters, a device and a measuring chamber for embodying the method are provided to obtain data for short-term prediction of dynamic mechanics of phytoplankton in phytocoenoses. A method of fluorometric determination of photoautotrophic organisms photosynthesis parameters comprises a step of exposing a sample of analysis medium to excitation light, and a step of additionally evaluating the fluorescence intensity determining the photosynthesis parameter of an object. A device for embodying the method comprises a measuring chamber, one or more light sources which are optically connected with the measuring chamber, a control block which is connected with a computer, a current stabilizer whose output part is connected with the electric port of the light source and port is connected with the control block, and a natural irradiation sensor which is connected with the current stabilizer though the control block.

Description

광독립영양적 생물 광합성 파라미터를 형광 측정하는 방법, 상기 방법을 구현하기 위한 장치 및 측정 챔버{METHOD OF FLUOROMETRIC DETERMINATION OF PHOTOAUTOTROPHIC ORGANISMS PHOTOSYNTHESIS PARAMETERS, DEVICE FOR ITS REALIZATION AND MEASURING CHAMBER}METHODO OF FLUOROMETRIC DETERMINATION OF PHOTOAUTOTROPHIC ORGANISMS PHOTOSYNTHESIS PARAMETERS, DEVICE FOR ITS REALIZATION AND MEASURING CHAMBER}

본 발명은 생물학에 관한 것으로, 환경 보호 기술, 특히 육수학(陸水學)과 해양 수문학(水文學) 및, 조류(藻類) 농도 측정과 이들의 광합성을 위한 수성 환경 상태를 평가하는데 사용될 수 있고, 또한 형광측정계(fluorimeter)를 사용해서 수성 환경을 연속적으로 분석하는 것이 필수적인 과학, 공학 및 환경 보호의 임의의 다른 분야에 사용될 수 있다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to biology, and can be used for environmental protection techniques, in particular for grammology and marine hydrology, and for assessing algal concentrations and aqueous environmental conditions for their photosynthesis, Continuous analysis of aqueous environments using fluorimeters can be used in any other field of science, engineering and environmental protection.

여러 생태 인자 및 육지와 수성 환경에 미치는 인류의 오염 영향으로 광합성 생물 세포의 농도와 광합성 활동이 크게 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 이들의 변화는 생태계의 다른 모든 사슬에도 변화를 일으킨다. 이 때문에, 광합성 장치(photosynthetic apparatus, PSA)는 식물 상태를 측정하는데 가장 중요한 것으로 밝혀져 있다. 그래서, 식물 플랑크톤의 광합성 특징을 기록(registration)하는 것은 수성 환경을 종합적으로 평가하는 한 가지 방법이다.It is known that the concentration and photosynthetic activity of photosynthetic biological cells are greatly affected by various ecological factors and human pollution effects on land and aqueous environment. Their change also changes all other chains in the ecosystem. For this reason, photosynthetic apparatus (PSA) has been found to be the most important for measuring plant conditions. Thus, regulating the photosynthetic characteristics of phytoplankton is one way to comprehensively assess the aqueous environment.

현재 채택되어 있는 일차 광합성 반응의 모델은 광계(photo system)(PS1과 PS2)를 포함한다. PS2는 산소 방출과 양성자를 이용해서 물을 산화시키고, 일차 및 이차 퀴논 수용체(quinone acceptor)(Qa와 Qb)를 재생한다. FS1은 플라스토퀴논(plastoquinone, PQ)의 풀(pool)로부터 전자의 최종 수용체인 CO2로 전자를 이동시킨다.Currently adopted models of primary photosynthetic reactions include photo systems PS1 and PS2. PS2 uses oxygen release and protons to oxidize water and regenerate primary and secondary quinone acceptors (Qa and Qb). FS1 transfers electrons from a pool of plastoquinones (PQs) to CO 2 , the final acceptor of electrons.

PS2의 반응 중심(RC)은 여기(excitation)시 퀴논 수용체(Qa)의 일차 전자 공여체인, 클로로필의 특별한 분자(P680)로 이루어져 있다. PS2에 흡수된 광자 에너지는 분리 전하(P680+ Qa-)의 에너지로 변환될 수 있고, 이 분리 전하의 에너지는 추가 광합성 반응에 사용되거나, 형광 광자(fluorescence quantum)에 의해 손실되거나, 또는 열을 형성하며 발산된다. 이러한 것은 속도 상수 Kph, Kf, Kd를 각각 특징으로 하는 세 가지 단계이다.The reaction center (RC) of PS2 consists of a special molecule of chlorophyll (P680), the primary electron donor of the quinone receptor (Qa) upon excitation. Photon energy absorbed in PS2 can be converted into energy of separation charge (P680 + Qa-), which is used for further photosynthesis reaction, lost by fluorescence quantum, or forming heat Is divergent. These are three steps characterized by the rate constants Kph, Kf and Kd respectively.

P680이 재생되고 Qa가 산화되는 초기 상태를 열린 상태(open state)라고 부른다. 초기 쌍(P680+ Qa-)에서 전하 분리 후 자신을 형성하는 상태를 RC의 닫힌 상태(closed state)라고 부른다. 이 상태에서, 새로운 여기부는 이차 공여체로부터의 P680+의 환원 및 이차 전자 수용체에 의한 초기 수용체의 산화로 인해 초기 열린 상태로 복귀하고 나서 사용될 수 있다.The initial state where P680 is regenerated and Qa is oxidized is called the open state. The state of forming itself after charge separation in the initial pair (P680 + Qa-) is called the closed state of RC. In this state, the new excitation can be used after returning to the initial open state due to the reduction of P680 + from the secondary donor and the oxidation of the initial receptor by the secondary electron acceptor.

RC의 열린 상태에서는 광합성에서 여기 에너지 사용의 효율이 크고, 에너지 손실 가능성은 최소이며, Kf/(Kph+Kf+Kd) 비와 동일한 형광의 양자 효율(quantum yield)은 최소로 약 2%를 이룬다. 여기광(excitation light)이 연속적으로 작용하 는 경우(이 경우, RC 닫힌 조건은 일어나지 않음), 형광 강도는 F0 값이다. 일차 광합성 반응에서 광 에너지 사용에 의한 클로로필 형광의 낮은 수율은 클로로필의 광화학적 소멸(photochemical quenching)에 의해 설명된다. RC가 닫힌 상태이면 광화학적 전하 분리는 불가능하게 되고 형광 양자 수율은 Kf/(Kf+Kd)까지 증가하는데, 이는 강도 값(Fm)에 해당하고 약 5%이다. 형광 강도의 최대 값과 최소 값 사이의 차이(Fv = Fm - F0 _ 가변 형광)는 반응 중심(PS2)이 열린 경우 광화학적 광합성 반응에 사용된 광 에너지와 비례한다. 가변 형광 강도와 최대 형광 강도의 비(Fv/Fm)(상대적인 가변 형광)는 광합성의 경로에서 광 사용 효율을 결정하는 RC 광 에너지 사용의 효율과 동일하다. 효율 계수와 유사한, 광합성의 무단위 특징(dimensionless characteristic)은 보편적이고, 특정한 종의 생물의 특정한 특징에 의존하지 않는다.In the open state of RC, the efficiency of the use of excitation energy in photosynthesis is high, the potential for energy loss is minimal, and the quantum yield of fluorescence equal to the Kf / (Kph + Kf + Kd) ratio is at least about 2%. . If excitation light acts continuously (in this case, the RC closed condition does not occur), the fluorescence intensity is the F0 value. The low yield of chlorophyll fluorescence by the use of light energy in the first photosynthetic reaction is explained by the photochemical quenching of chlorophyll. When RC is closed, photochemical charge separation becomes impossible and the fluorescence quantum yield increases to Kf / (Kf + Kd), which corresponds to the intensity value (Fm) and is about 5%. The difference between the maximum and minimum values of fluorescence intensity (Fv = Fm-F0 _ variable fluorescence) is proportional to the light energy used for the photochemical photosynthetic reaction when the reaction center PS2 is opened. The ratio of variable fluorescence intensity to maximum fluorescence intensity (Fv / Fm) (relatively variable fluorescence) is equal to the efficiency of RC light energy use which determines the light use efficiency in the path of photosynthesis. Similar to the coefficient of efficiency, the dimensionless characteristic of photosynthesis is universal and does not depend on the specific characteristics of a particular species of organism.

여기광이 어둠에 적응된 식물에 영향을 미치면, 여러 단계를 거친 시간에 따른 클로로필 형광 강도의 변화가 감지된다 (형광의 특징적인 유도 곡선). 먼저, 형광 강도는 열린 RC에서 형광 양자 수율(F0)에 해당되는 준위(level)까지 증가한다. 다음으로, 광 활성이 충분히 강해지면 형광 수율은 Fm에 도달한다. 클로로필 형광 유도의 추가 단계는 결국 형광 수율을 감소시킨다. 이는, 전자의 이동 가속에서 광화학적 형광 소멸의 증가와, 이에 해당하는 퀴논 수용체(PS2)의 환원도 감소, 및 또한 광합성 막에 대한 양성자의 그래디언트(gradient)의 형성과 연관된 비광화학적 소멸 단계의 전개에 의해 설명된다.If the excitation light affects plants adapted to darkness, a change in the chlorophyll fluorescence intensity over time has been detected (characteristic induction curve of fluorescence). First, the fluorescence intensity increases from the open RC to the level corresponding to the fluorescence quantum yield (F0). Next, when the light activity becomes sufficiently strong, the fluorescence yield reaches Fm. An additional step of chlorophyll fluorescence induction eventually reduces fluorescence yield. This leads to an increase in photochemical fluorescence disappearance in the acceleration of electron movement, a corresponding reduction in the reduction of quinone receptor (PS2), and also development of a non-photochemical extinction step associated with the formation of gradients of protons on the photosynthetic membrane. Is explained by.

이러한 방식으로, 서로 다른 클로로필 형광 파라미터의 측정은 광합성 장치 에 관한 정보를 얻을 가능성을 제공한다.In this way, the measurement of different chlorophyll fluorescence parameters offers the possibility of obtaining information about the photosynthesis device.

그래서, 다음의 형광 파라미터 측정은,So, the following fluorescence parameter measurement

ㆍ Fo - RC를 닫지 않고 광합성 장치 상태를 변화시키지 않는, 시험광에 의한 여기에 분석물(assay)을 오래 적응시킨 후 조명이 부족한 조건에서 클로로필 형광 강도 값.Chlorophyll fluorescence intensity values under conditions of poor illumination after long adaptation of the assay to excitation by test light, without closing Fo-RC and changing the photosynthetic device state.

ㆍ Fm - 정류 레벨(stationary level)을 이루는 RC를 닫지 않는, 시험광에 의한 여기에 분석물을 오래 적응시킨 후 조명이 부족한 조건에서 클로로필 형광 강도 값.Fm-Chlorophyll fluorescence intensity value under conditions of low illumination after long adaptation of the analyte to the excitation by the test light, which does not close the RC forming the stationary level.

ㆍ Ft - 오랜 시간 연속적인 조명 조건에서 클로로필 형광 강도 값.Ft-Chlorophyll fluorescence intensity value in long time continuous lighting conditions.

ㆍ F‘m - 광합성 장치의 RC를 완전하게 닫는, 연속적인 조명과 광에 의한 그 여기의 조건에서 클로로필 형광 강도 값.F'm-Chlorophyll fluorescence intensity value at conditions of its excitation by continuous illumination and light, which completely closes the RC of the photosynthetic device.

광합성 생물의 이러한 파라미터를,These parameters of photosynthetic organisms,

1. 비 Fv/Fm = (Fm-Fo)/Fm로서 PS2에서 전하 분리의 최대 양자 수율 (이 파라미터는 어둠속에서 활성 RCPS2의 몫에 비례하고 광합성 공정의 잠재적인 효율에 해당한다),1.Maximum quantum yield of charge separation in PS2 as ratio Fv / Fm = (Fm-Fo) / Fm (this parameter is proportional to the share of active RCPS2 in the dark and corresponds to the potential efficiency of the photosynthetic process),

2. 백그라운드 광 - qP = (F'm-Ft)/(F'm-Fo')에서 광화학적 소멸,2. background light-photochemical disappearance at qP = (F'm-Ft) / (F'm-Fo '),

3. 백그라운드 광 - NPQ = (Fm/F'm)-1에서 비광화학적 소멸,3. background light-non-photochemical disappearance at NPQ = (Fm / F'm) -1,

4. 광합성 중 비고리 전자 이동의 파라미터를 반영하는 비 Y = (Fm‘-Ft)/Fm’로서 PS2에 흡수된 광 에너지의 광화학적 변환의 양자 수율,4. Quantum yield of photochemical conversion of light energy absorbed in PS2 as ratio Y = (Fm'-Ft) / Fm 'reflecting the parameters of acyclic electron transfer during photosynthesis,

5. 수중의 식물 플랑크톤의 풍부함 지수(index of abundance)로서 Fo의 절대 값,5. The absolute value of Fo as the index of abundance of phytoplankton in water,

6. Qa에서 Qb로 전자의 이동 속도, 및 Fo에서 Fm으로 클로로필 형광 강도 성장의 반응속도론(kinetics)에 의해 계산될 수 있는 퀴닌(quinine)의 풀과 광 안테나(light antenna)의 크기 등으로6. The size of the pool of quinine and light antenna, which can be calculated by the kinetics of chlorophyll fluorescence intensity growth from Qa to Qb, and from Fo to Fm.

계산하게 한다.Let the calculation

식물 생물의 생리적 상태의 형광 방법은 가장 객관적이고, 비파괴적이며, 투착 서식지의 PSA 물체(object)에 관한 정보를 실시간으로 얻을 수 있도록 한다.The fluorescence method of the physiological state of plant organisms allows real-time information on the most objective, non-destructive, and PSA objects in the invasive habitat.

여기광(excitation light)으로부터 형광 검출기를 보호하는 교차 적색 필터(corssed red filter)를 통한 형광 강도 유도 변화의 추가 등록으로 단파장(일반적으로 청색) 필터를 통한 일정 광에 의한 물체 조명을 이용한 단일 빔 형광 등록 방법이 존재한다 (Matorin D.N., Venedityov P.S. 마이크로 조류 배양액과 식물 플랑크톤의 자연 개체군에서 클로로필 형광 // M.: Bnjgi nauki tekhniki, ARISTI. Series Biophysics. 1990. V.40. P. 49-100). 형광 수율이 크지 않기 때문에, 전자 증배 광전관이 검출기로 사용된다. 형광 여기와, 형광의 양자 수율과 광합성 장치의 상태가 변하지 않는 광합성 공정을 개시하기 위해 하나의 동일한 광선을 사용하는 것은 이러한 측정 결과의 명확한 해석을 허용하지 않는다.Single beam fluorescence using object illumination by constant light through a short wavelength (typically blue) filter with the additional registration of fluorescence intensity induced changes through a corssed red filter that protects the fluorescence detector from excitation light. Registration methods exist (Matorin DN, Venedityov PS microalgal cultures and chlorophyll fluorescence in natural populations of phytoplankton // M .: Bnjgi nauki tekhniki, ARISTI. Series Biophysics. 1990. V. 40. P. 49-100). Since the fluorescence yield is not large, electron multiplication phototubes are used as detectors. Using one and the same ray to initiate fluorescence excitation and photosynthesis process in which the quantum yield of fluorescence and the state of the photosynthetic device do not change does not allow clear interpretation of these measurement results.

이중 형광 등록 방법이 존재하는데(Lyadskiy V.V., Gorbunov M.A., Venediktov P.S. 녹색 식물의 일차적인 광화학적 공정을 연구하기 위한 펄스 형광계 // 고등 학교의 과학 리포트. 생물학. 1987. V.11.P. 31-36.), 이 방법에서는, 약한 조절광으로 FSA 변화 관측을 수행하고 양자 형광 수율의 변화에 의해 FSA 상 태를 평가하기 위해 일정한 광 플럭스와 형광의 여기에 의해 PSA 상태의 변화가 이루어진다.Dual fluorescence registration methods exist (Lyadskiy VV, Gorbunov MA, Venediktov PS Pulse Fluorometer to study the primary photochemical process of green plants // High School Scientific Report. Biology. 1987. V.11.P. 31 -36.) In this method, a change in the PSA state is made by excitation of constant light flux and fluorescence to perform FSA change observation with weakly controlled light and to evaluate the FSA state by the change in quantum fluorescence yield.

이 방법에서 조절된 형광 신호를 등록하기 위해, 작용하는 광에 의해 여기되는 일정한 형광 신호를 통과시키지 않는 공명 증폭기(resonance amplifier)가 사용된다.In order to register the regulated fluorescence signal in this method, a resonance amplifier is used that does not pass a constant fluorescence signal excited by the acting light.

이 방법은 다소 좁은 동적 범위의 측정 및 작용 광의 강도를 갖는다. 그래서, 포화광의 증가는 가변 형광 신호를, 일정한 작용광에 의해 유도된 일정한 형광 신호의 잡음보다 더 크게 하기 위해 다소 강렬한 사운딩 광(sounding light)을 필요로 한다. 그러나, 이 경우, 사운딩 광은 상당한 전자 플럭스를 유발할 수 있고, 이는 F0 측정에서 실수를 초래할 것이다. 또한, 잘 알려져 있는 방법은, 측정을 어렵게 하고 침수 및 물에 머물러 있는 조건에서 실용적으로 실현할 수 없게 하는 억제제디유론(diurone)의 사용을 전제로 한다.This method has a rather narrow dynamic range of measurement and intensity of working light. Thus, the increase in saturated light requires a somewhat intense sounding light to make the variable fluorescence signal larger than the noise of the constant fluorescence signal induced by the constant working light. However, in this case, the sounding light can cause significant electron flux, which will result in a mistake in the F0 measurement. In addition, well-known methods presuppose the use of inhibitor diurone, which makes the measurement difficult and practically impractical under conditions of immersion and water.

감지 광의 조절에 의한 형광 등록의 방법이 존재하는데(Ounis A., Evain S., Flexas J., Tosti S., Moya I. 클로로필 형광의 원격 감지를 위한 PAM-형광계의 적응 // Photosynth. Res. 2001. V.68. No.2.P. 113-120), 이 방법에서, 감지 광원은 높은 온-오프 시간(임펄스간 간격은 약 1000mcsec를 이룸)을 갖는 적색(650nm) 광의 매우 짧은(1mcsec) 임펄스를 생성하는 LED이다. 임펄스 형광 신호는 LED에 의해 검출되고, 동기식 검출기(synchronous detector)를 구비한 펄스 증폭기에 의해 증가된다. There is a method of fluorescence registration by control of the detection light (Ounis A., Evain S., Flexas J., Tosti S., Moya I. Adaptation of PAM-fluorometer for remote sensing of chlorophyll fluorescence // Photosynth.Res 2001. V.68.No.2.P. 113-120), in this method, the sensing light source is a very short (650 nm) light of red (650 nm) light having a high on-off time (the interval between impulses is about 1000 mcsec). 1mcsec) LED to generate an impulse. The impulse fluorescence signal is detected by the LED and augmented by a pulse amplifier with a synchronous detector.

이 방법은, 작용 대 감지 광의 비를 106까지 증가시키고, 작용 광의 넓은 형 광 강도 범위에서 형광(F0)의 레벨을 등록하도록 한다. 이와 동시에, 이 방법은 RC 다중 턴오버(multiple turnover)를 유도하는 활성제로 일정한 광을 사용하는 것을 제안한다. 이는, 정류 조건에서, 형광 수율은 많은 인자(각각의 기여를 정의하기 어려워서, 결과의 다중 가치 평가 가능성을 초래하는)에 의해 영향을 받기 때문에 데이터의 해석을 어렵게 한다.This method increases the ratio of working to sensed light up to 106 and allows to register the level of fluorescence F0 over a wide fluorescence intensity range of working light. At the same time, this method proposes the use of constant light as an activator to induce RC multiple turnover. This makes the interpretation of the data difficult at rectifying conditions because the fluorescence yield is affected by many factors (which make it difficult to define each contribution, resulting in the possibility of multiple valuation of the results).

연속적인 섬광(“광 감지 - 강력한 포화 - 광 감지”)으로 시료를 조명하는 펌프 앤 프로브 법(pump-and-probe method)을 기초로 하는, 클로로필 형광 측정의 광독립영양적 생물(photoautotrophic organism)의 광합성 파라미터의 형광 정의가 존재한다 (미국 특허 제 4,942,303호, MPK G 01 N 21/64, 1990년). 펌핑 후 강력한 섬광은 광합성 RC의 단일 턴오버를 발생시키고, 펌핑 후 서로 다른 시간에 공급된 광 감지 섬광은 닫힌 상태에서 열린 상태로 RC가 이동되는 동안 클로로필 양자 형광 수율의 반응속도론 결정을 위해 사용된다.Photoautotrophic organisms for chlorophyll fluorescence measurements based on a pump-and-probe method that illuminates a sample with continuous flash ("light sensing-powerful saturation-light sensing") There is a fluorescence definition of the photosynthetic parameter of US Pat. No. 4,942,303, MPK G 01 N 21/64, 1990. Powerful flash after pumping generates a single turnover of photosynthetic RC, and photosensing flashes supplied at different times after pumping are used to determine the kinetics of chlorophyll quantum fluorescence yield while RC is moved from closed to open. .

공지된 강도의 연속적으로 작용하는 광 존재시 포화 섬광의 전후에 형광 수율을 측정하는 것은 광합성 속도를 측정할 수 있는 가능성을 제공한다. 펌프 앤 프로브 법은 PSA 파라미터의 범위 확장이 한정되도록 한다. Measuring fluorescence yield before and after saturated flash in the presence of continuously acting light of known intensity offers the possibility of measuring photosynthetic rates. The pump and probe method allows the range expansion of the PSA parameters to be limited.

이와 동시에, 흡수 단면(absorption cross-section) 및 PSA2에서 PSA1으로의 전자 흐름의 속도 측정(섬광의 순서는 “감지 - 펌핑 - 감지”)을 30회 반복하고, 펌핑 후 섬광의 강도는 0에서 포화 레벨(saturating level)로 변하거나, 펌핑과 제 2 감지 섬광 사이의 지연 시간은 80 mcsec에서 300 mcsec로 변한다. 이러한 실험 프로토콜의 실현은 해당 측정을 실행하기 위해 5 내지 10분의 형광계 작동을 필요 로 한다. At the same time, the absorption cross-section and the velocity measurement of the electron flow from PSA2 to PSA1 are repeated 30 times (the sequence of flash is “sense-pump-sensing”), and the intensity of the flash after pumping is saturated at zero. The saturating level changes, or the delay time between pumping and the second sense flash varies from 80 mcsec to 300 mcsec. The realization of this experimental protocol requires 5 to 10 minutes of fluorometer operation to perform the measurement.

이는, 예를 들어, 워터폴(water poll)의 각각의 계량기(meter)에서 이러한 프로토콜을 실행해야 하고 표시된 시간이 용납될 수 없을 정도로 커지는 해양에서 식물 플랑크톤 형광 수직 프로파일을 얻는데 있어서, 이 방법의 적용 범위를 제한한다. 감지 섬광의 강도를 PS2 포화 레벨의 1% 미만으로 유지할 필요성은, 특히 클로로필의 농도가 낮은 경우 낮은 비의 신호/잡음을 낳고, 이는 필요한 측정 감도를 얻을 수 없도록 한다.This is, for example, the application of this method in obtaining a phytoplankton fluorescence vertical profile in the ocean where this protocol has to be implemented on each meter of water polls and the indicated time becomes unacceptably large. Limit the scope. The need to keep the intensity of the sensing flash below 1% of the PS2 saturation level results in a low ratio of signal / noise, especially when the concentration of chlorophyll is low, which makes it impossible to obtain the required measurement sensitivity.

공지된 펌프와 프로브 형광계는 두 개의 서로 분리된 여기 채널(두 개의 섬광)의 사용을 구현하는데, 이는 제작을 어렵게 하고 형광계의 비용을 증가시킨다. 특히, 해양 식물 플랑크톤 연구에 있어서, 상술된 방법에 따른 실험 프로토콜의 완전한 실행은 상당량의 전기 에너지를 필요로 한다. 이러한 요건은, 형광계에 대한 전원으로 전기 배터리를 사용하는 긴 독립(부유된 부표 위의) 측정의 가능성을 제한한다.Known pump and probe fluorometers implement the use of two separate excitation channels (two flashes), which make fabrication difficult and increase the cost of the fluorometer. In particular, in marine phytoplankton studies, the full implementation of the experimental protocol according to the method described above requires a significant amount of electrical energy. This requirement limits the possibility of long independent (above rich buoy) measurements using electric batteries as the power source for the fluorometer.

작업에 따라 광합성 장치의 가변 파라미터의 콤플렉스(complex)를 정의하고 형광의 여기 및 등록의 이 방법 또는 이와 다른 방법을 사용한다.The work defines a complex of variable parameters of the photosynthetic device and uses this or other methods of excitation and registration of fluorescence.

기술된 발명에 대해 공지된 기술적 해법의 결과 중 하나는, 광독립영양적 생물의 광합성 파라미터의 형광 결정 방법으로 (미국 특허 제 5426306호, MKP G 01 N 21/64, 1995년), 이 방법은, 시료에서 클로로필 여기를 자극시키는데 충분한 에너지를 갖는 여기광 임펄스에 의한, 분석 매질 시료에 대한 광 영향과, 시험체의 광합성 파라미터를 결정하는 형광 강도의 추가 측정을 포함한다.One of the results of the known technical solutions for the described invention is the method of fluorescence determination of photosynthetic parameters of photoindependent nutritional organisms (US Pat. No. 5,426,306, MKP G 01 N 21/64, 1995). And the additional measurement of the fluorescence intensity to determine the light effect on the assay medium sample and the photosynthesis parameter of the test specimen by an excitation light impulse having sufficient energy to stimulate chlorophyll excitation in the sample.

이 방법에서, 빠른 반복 속도(fast repetition rate, FRR)는 조절된 에너지 속도로 번쩍이고, 플랑크톤으로 PS2를 일정하게 증가 포화시키기 위한 여기광 임펄스로 고주파수가 사용된다. 이 방법은, RC 흡수 단면, PS2의 광합선 단위간 에너지 전이, 광화학 및 비광화학적 형광 소멸의 함수값에 대한 데이터 및 PS2의 수용체 면에서 전자 이동의 반응속도론에 관한 데이터를 얻을 수 있게 한다. 그러나, PSA 광합성 생물의 활성 및 상태를 형광 결정하는 상술된 방법의 가능성은, 주요 파라미터의 측정에서 심각한 에러를 초래하는 단일 시료에 대한 형광 강도(F0)의 다중 측정을 전제로 하지 않는다. 이 방법에서 PSA 상태의 각 파라미터를 결정하기 위해, 개별 시료를 사용하고, 이는 또한 큰 실수를 발생시키는데 원인이 될 수 있다. 이 방법은 서로 다른 유형의 소멸을 결정하지 못하고, 이어서 전자 이동의 광 곡선과 최적의 광합성 영역의 한정을 계산하지 못한다. 이 방법으로는 산화방지 시스템의 안정성을 정의하는 것이 불가능하다.In this method, the fast repetition rate (FRR) flashes at a controlled energy rate, and high frequency is used as the excitation light impulse to saturate the PS2 constantly with plankton. This method makes it possible to obtain data on the RC absorption cross section, data on the function of phototransmitter energy transfer between PS2, photochemical and non-photochemical fluorescence extinction, and on the kinetics of electron transfer in the acceptor plane of PS2. However, the possibility of the above-described method of fluorescence determination of the activity and state of PSA photosynthetic organisms does not presuppose multiple measurements of fluorescence intensity (F 0) for a single sample resulting in serious error in the measurement of key parameters. In this method, individual samples are used to determine each parameter of the PSA status, which can also cause large mistakes. This method does not determine the different types of extinction, and then does not calculate the light curve of electron transfer and the confinement of the optimal photosynthetic region. In this way it is not possible to define the stability of the antioxidant system.

또한, 이 측정 방법은 식물 플랑크톤 군의 생산 특성에서 개별 생물 종의 기여를 결정하지 못한다. 또한, 각 임펄스를 개별적으로 모델링해야만 하기 때문에 이 방법에 수학적인 모델링 기술을 적용하는 것이 불가능하고, 시리즈가 100 ~ 200 임펄스를 포함하면 이는 매우 어려워진다. 이 때문에, 광합성 공정에서 전자 이동 반응의 속도 상수를 결정(계산)하기 위해 이 방법에서 수학적인 기술을 사용하는 것은 대략적인 값만을 제공하거나 전혀 불가능하다.In addition, this measurement method does not determine the contribution of individual species in the production characteristics of the phytoplankton family. In addition, it is impossible to apply mathematical modeling techniques to this method because each impulse must be modeled separately, and this becomes very difficult if the series contains 100-200 impulses. For this reason, using mathematical techniques in this method to determine (calculate) the rate constant of the electron transfer reaction in the photosynthesis process provides only approximate values or is not at all possible.

광합성 생물 상태를 결정하기 위한 알려진 모든 장치 중 기술한 발명에 가장 근접한 것은, 상술한 발명에 따른 원리를 실현하는 장치로서, 이 장치는, 측정 챔 버, 시료의 형광을 유도할 가능성을 갖도록 설계된 측정 광원, 시료 형광을 측정하기 위한 장치와 컴퓨터에 연결된 제어반, 측정 광원 및 시료 형광 측정 장치로 이루어져 있다.Of all the known devices for determining photosynthetic biological states, the closest to the invention described is a device for realizing the principle according to the invention described above, which is a measuring chamber, a measurement designed to have the possibility of inducing fluorescence of a sample. It consists of a light source, an apparatus for measuring sample fluorescence, a control panel connected to a computer, a measuring light source, and a sample fluorescence measuring apparatus.

알려진 형광계의 디자인은 광합성 파라미터의 연속 측정과 일광뿐만 아니라 어둠 속에서도 광합성 속도를 연속적으로 측정할 수 있게 한다. 그러나, 이 장치의 기능적인 가능성은 제한되고, 전자 이동의 광 곡선을 계산 및 형성하거나, 직접 측정될 수 없는 PSA의 신호와 파라미터를 결정할 수 있는 PSA 수학 모델을 만드는데 필요한 생물의 PSA를 규정하는 필요한 개수의 파라미터를 동시에 측정할 수 있도록 하지 않는다. 알려진 장치에서 작은 형광 신호는 강력한 차단의 배경에서 측정되기 때문에, 채광이 강한 물 표면층의 개방 챔버(open chamber)에서 측정하는 것은 불가능하다.Known fluorometer designs allow the continuous measurement of photosynthetic parameters and the continuous measurement of photosynthetic rate in the dark as well as in daylight. However, the functional possibilities of this device are limited, and the necessity of defining the PSA of the organism necessary to calculate and form the light curve of electron transfer or to create a PSA mathematical model that can determine the signals and parameters of the PSA that cannot be measured directly. Do not allow a number of parameters to be measured simultaneously. Since small fluorescent signals in known devices are measured against a background of strong blocking, it is impossible to measure in an open chamber of a water surface layer with strong light.

또한, 형광 측정용으로 알려진 모든 장치의 측정 챔버는 상당한 몫의 산란된 광이 측정 챔버의 벽 및 이와 다른 구성 요소에 닿게 되는 여기광으로 떨어진다는 사실 때문에, 광수신기로부터의 신호 억압을 제공하지 않는다. 이와 동시에, 낮은 함량의 식물 플랑크톤 세포를 특징으로 하는 식물 플랑크톤 형광 파라미터가 자연 환경에서 측정되면 장치는 매우 감도가 커야만 한다.In addition, the measurement chambers of all devices known for fluorescence measurements do not provide signal suppression from the photoreceiver due to the fact that a significant share of scattered light falls into the excitation light which hits the walls of the measurement chamber and other components. . At the same time, the device must be very sensitive if phytoplankton fluorescence parameters characterized by low content of phytoplankton cells are measured in the natural environment.

상술된 모든 인자는 알려진 방법과 장치, 두 가지의 적용 가능성을 제한한다.All of the above factors limit the applicability of both known methods and devices.

이러한 방식으로, 기술된 발명의 실현으로부터 얻어진 기술적인 결과는, 식물 플랑크톤의 생산 특징과 식물 플랑크톤의 풍부함에 관한 연구와 본래 위치에서 그 기능 상태에 있어서 개별 생물 종의 기여를 동시에 결정해서 단일 시료에 대한 높은 임시 분해능(temporary resolution)을 갖는 다중 시험 유도(multiple test conduction)와, 또한, 자연 환경에서 실시간으로 그 생산 특징을 정의하는 것을 희생하여, 광독립영양적 생물의 광합성 장치의 활성을 형광 평가(fluorometric assessment)하는 객관성과 정확성의 증가를 목적으로 한다.In this way, the technical results obtained from the realization of the described invention allow for the study of the production characteristics of phytoplankton and the abundance of phytoplankton and the determination of the contribution of individual species in their functional state at the same time to a single sample. Fluorescence evaluation of the activity of photosynthetic devices of photoindependent organisms at the expense of defining multiple test conduction with high temporary resolution for, and also defining its production characteristics in real time in the natural environment. It is aimed at increasing objectivity and accuracy in fluorometric assessment.

기술적인 결과는 또한, 전자 이동이 광 곡선을 계산하고 수학적인 모델링 방법을 적용하며 이러한 방식으로 광합성 공정을 규정하는 추가 파라미터를 한정하는 가능성의 실현을 희생하여, 적용 범위의 확대를 포함한다.The technical results also include the expansion of the scope of application at the expense of the realization of the possibility that electron transfer calculates light curves, applies mathematical modeling methods and defines additional parameters that define the photosynthetic process in this way.

기술한 발명의 실현으로 이루어진 기술적인 결과는 또한 광합성 생물의 상태를 결정하기 위한 장치의 기능 및 작동상의 가능성의 확대를 포함한다.The technical consequences of realizing the described invention also include the expansion of the functionality and operational possibilities of the device for determining the state of photosynthetic organisms.

상술한 기술적인 결과는, 클로로필 형광을 여기시키는데 충분한 에너지를 갖는 여기광의 임펄스에 의해 분석 매질의 시료를 광에 노출시키는 단계와, 연구 중인 물체의 광합성 파라미터를 정의할 수 있는 형광 강도의 추가 측정 단계를 포함하는 광독립영양적 생물의 광합성 파라미터의 형광 결정 방법에서, 분석 매질의 동일 시료 상에서 형광 측정이 수행되고, 여기광의 임펄스는 동일한 진폭을 가지며, 그 길이는 광합성의 전자 및 이동 사슬의 개별 사슬에서 전자의 이동 시간에 따라 연속적으로 변하고, 일광시와 어둠 속에 시료를 적응시킨 후 물체 조사 강도와 유사한 일정한 배경 조명에 따라 클로로필 광합성의 특징이 측정되고, 전제 형광 강도 값의 범위에 의해 광합성 장치 상태의 파라미터를 정의한다는 사실 때문에 이루어진다.The technical results described above include the steps of exposing a sample of the analytical medium to light by an impulse of excitation light having sufficient energy to excite chlorophyll fluorescence and further measuring the fluorescence intensity to define the photosynthetic parameters of the object under study In the method for fluorescence determination of photosynthetic parameters of photoindependent nutritional organisms, the fluorescence measurement is performed on the same sample of the analytical medium, and the impulse of the excitation light has the same amplitude, the length of which is an individual chain of the electron and mobile chain of photosynthesis. The chlorophyll photosynthesis is characterized by a constant background illumination, which changes continuously according to the electron's travel time in daylight, adapts the sample to daylight and darkness, and then matches the state of the photosynthetic device by a range of total fluorescence intensity values. This is due to the fact that it defines the parameters of.

또한, 여기광의 임펄스가 광합성 장치의 상태에 영향을 미치지 않는 클로로필 형광 강도 결정을 정의하기 위해, 임펄스 시간은, 펄스간 간격 5 ~ 100ms로, 1 ~ 5 mcsec로 선택된다.In addition, in order to define the chlorophyll fluorescence intensity determination in which the impulse of the excitation light does not affect the state of the photosynthesis apparatus, the impulse time is selected from 1 to 5 mcsec, with a pulse interval of 5 to 100 ms.

시료에, 시간 100 ~ 200 mcsec의 광 임펄스를 공급해서 광합성 반응 중심의 안료의 광 수확 콤플렉스(light-harvesting complex)의 상대 치수를 측정하고, 임펄스 작용 시간 동안 클로로필 형광 강도의 추가 계산으로 광 임펄스 시작부터 각각 10 mcsec 미만의 클로로필 형광 강도 측정을 수행하는 것이 적합하다.Samples were fed with an optical impulse with a time of 100 to 200 mcsec to measure the relative dimensions of the light-harvesting complex of the pigment at the center of the photosynthetic reaction, and start the optical impulse by further calculation of the chlorophyll fluorescence intensity during the impulse action time. From chlorophyll fluorescence intensity measurements of less than 10 mcsec each.

진폭이 동일하고, 각 그룹에서, 시간이 각각 1~5 mcsec, 100~200 ms 및 200~1000 mcsec(평균 밀도는 3000 Jm2s-1 이상)인 연속되는 3그룹의 광 임펄스에서 PS2의 수용체 부분에서 구성성분의 재생 속도를 평가하기 위해 물체에 영향을 미치는 것이 적합하고, 이러한 각각의 임펄스의 영향하에서 개별적으로 형광 강도의 변화를 측정하는 것이 적합하며, 1~5 mcsec의 임펄스 시간에서 형광 강도는 여기광의 임펄스가 광합성 장치의 상태에 영향을 미치지 않는 클로로필 형광 강도에 해당하고, 100 ~ 200 mcsec의 시간을 갖는 여기광의 임펄스에 반응하는 형광 강도 변화의 유도 곡선 주요부의 경사각에 의해 광 수확 콤플렉스의 상대 치수를 결정하고, 200 ~ 1000 ms의 시간을 갖는 여기광의 임펄스에 반응하는 형광 강도 변화의 유도 곡선의 퀴논 치수의 상대 치수를 한정한다.Receptors of PS2 in three consecutive groups of optical impulses with the same amplitude and in each group of time 1-5 mcsec, 100-200 ms and 200-1000 mcsec (average density over 3000 Jm 2 s −1 ), respectively It is suitable to influence the object in order to evaluate the regeneration rate of the component in the part, and to measure the change in fluorescence intensity individually under the influence of each of these impulses, and the fluorescence intensity at an impulse time of 1 to 5 mcsec. The impulse of the excitation light corresponds to the chlorophyll fluorescence intensity which does not affect the state of the photosynthetic apparatus, and the inclination angle of the induction curve of the fluorescence intensity change in response to the impulse of the excitation light having a time of 100 to 200 mcsec, indicates that The relative dimension is determined and defines the relative dimension of the quinone dimension of the induction curve of the fluorescence intensity change in response to the impulse of the excitation light having a time of 200 to 1000 ms.

클로로필 형광의 최대 레벨은 시간 200 ~ 500 ms, 조사 능력 밀도 3000 wt/m2으로 시료에 광 섬광을 공급해서 결정될 수 있다.The maximum level of chlorophyll fluorescence can be determined by supplying light scintillation to a sample at a time of 200 to 500 ms and an irradiation capability density of 3000 wt / m 2 .

시간 300 ~ 1000v ms의 광 섬광에 의해 프로브 시료(probe sample)에 영향을 가해 형광 변화의 반응속도론(유도 곡선)을 측정하거나, 1 ms 미만의 그 작용 동안 클로로필 형광 강도를 측정하는 것이 적합하다.It is suitable to measure the kinetics (induction curve) of the change in fluorescence by affecting the probe sample by light flashes of time 300 to 1000 v ms, or to measure the chlorophyll fluorescence intensity during its action of less than 1 ms.

형광 반응속도론 측정 결과에 의해, 광합성 장치의 수학적 모델을 만들 수 있고, 이러한 수학적 모델을 통해, 실험에서 정의되지 않은 전자 이동 반응의 상수 값과 품질 파라미터(quality parameter)를 결정할 수 있다.Based on the results of fluorescence kinetics measurements, a mathematical model of the photosynthetic device can be made, and through this mathematical model, constant values and quality parameters of electron transfer reactions not defined in the experiment can be determined.

형광 값 변화는 각 파라미터의 측정 후 여기 임펄스 레짐(regime)의 연속적인 변환을 통해 분석 매질의 동일한 프로브 시료 위에서 실행되고, 각각의 연속 레짐에서 조사 시간은 이전보다 더 큰 값으로 고정된다.The fluorescence value change is carried out on the same probe sample of the analysis medium through the continuous conversion of the excitation impulse regime after the measurement of each parameter, and the irradiation time in each successive regime is fixed to a larger value than before.

식물 플랑크톤의 광합성 특징을 결정하기 위해 상술한 방법을 이용하는 것이 적합하다.It is suitable to use the method described above to determine photosynthetic characteristics of phytoplankton.

식물 플랑크톤의 생산 특징과, 또한 개별 세포 개체군의 이질성에 있어서, 각 유형의 개별 조류의 기여를 정의하기 위해서 선택된 매질을 동시에 사용하는 것이 바람직하다.In the production characteristics of phytoplankton, and also in the heterogeneity of individual cell populations, it is desirable to simultaneously use selected media to define the contribution of each type of individual algae.

식물 플랑크톤의 생산 특징과, 또한 일차적으로 선택된 시료의 개별 세포 개 체군의 이질성에 있어서, 각 유형의 개별 조류의 기여를 정의하기 위해서, 예를 들어, 핵 필터(nuclear filter)를 통한 물의 여과에 의해 더 농축된 분석 매질의 이차 시료를 추출한 다음, 예를 들어, Najotte 챔버에서 하나의 세포 층에 이 농축물을 넣고, 이후, 시각적인 평가를 통해 식물 플랑크톤 생물의 세포의 조성을 정의한다.In order to define the contribution of each type of individual algae to the production characteristics of phytoplankton and also to the heterogeneity of the individual cell populations of the primarily selected sample, for example, by filtration of water through a nuclear filter. The secondary sample of the more concentrated assay medium is extracted and then placed in one layer of cell, for example in a Najotte chamber, and then visually defined to define the composition of the cells of the phytoplankton organism.

개체군의 유형을 평가하는 것과 동시에, 상술한 방법에 따라 형광의 각 세포 파라미터를 측정하고 그 이질성을 결정하는 것이 바람직하고, 개체군에서 세포의 분포는 광합성 공정의 효율과 세포 중에 있는 안료의 상대 함량에 의해 정의되고, 여기광의 임펄스가, 시료를 어둠 속에서 연속적으로 적응시킨 후 일정한 조명의 부재시 광합성 장치의 상태에 영향을 미치지 않는 클로로필 형광 강도의 값에 의해 정의된다.In addition to evaluating the type of population, it is desirable to measure each cell parameter of fluorescence and determine its heterogeneity according to the methods described above, wherein the distribution of cells in the population is dependent upon the efficiency of the photosynthetic process and the relative content of pigments in the cells. The impulse of the excitation light is defined by the value of chlorophyll fluorescence intensity that does not affect the state of the photosynthetic device in the absence of constant illumination after the sample is continuously adapted in the dark.

측정 챔버, 측정 챔버와 광학적으로 연결되어 있고 시료 형광을 유도하기 위한 가능성을 갖고 설계된, 광원, 시료 형광 측정 모듈 및, 컴퓨터에 연결되어 있는 제어 블록(control block)을 포함하는, 광독립영양적 생물 광합성 파라미터를 형광 결정하기 위한 장치는, 측정 챔버와 광학적으로 연결된 광원의 개수가 짝수가 되도록 하는 적어도 하나 이상의 광원, 출력부가 광원의 전기 포트에 연결되어 있고, 포트는 제어 블록에 연결되어 있는 광원의 전류 안정기(current stabilizer) 및 제어 블록을 통해 광원의 전류 안정기와 연결되어 있는 자연 조사 센서(sensor of natural irradiation)를 포함한다는 사실 때문에, 기술 결과가 얻어진다.A photoindependent nutrient organism comprising a measurement chamber, a light source, a sample fluorescence measurement module, and a control block connected to a computer, which are optically connected to the measurement chamber and designed with the potential to induce sample fluorescence. An apparatus for fluorescence determination of photosynthetic parameters comprises at least one light source such that the number of light sources optically connected to the measurement chamber is equal, the output being connected to an electrical port of the light source, the port being connected to a control block. Due to the fact that it includes a sensor of natural irradiation which is connected to the current stabilizer of the light source via a current stabilizer and a control block, technical results are obtained.

광원은 동일하게 제조되고 이들 각각은 측정 및/또는 포화 및/또는 작용 광 원으로 사용된다.The light sources are produced identically and each of them is used as a measuring and / or saturation and / or working light source.

시료 형광 측정 모듈은 독립적인 고 전력 전원에 연결된 형광 검출기, 예를 들어, 신호 처리 블록과, 등록 장치(예를 들어, 퍼스널 컴퓨터)를 구비한 제어 블록을 통해 연결된 광 증폭기(photo-amplifier)로 제조될 수 있다.The sample fluorescence measurement module is a photo-amplifier connected through a fluorescence detector connected to an independent high power supply, for example a signal processing block and a control block with a registration device (e.g. a personal computer). Can be prepared.

신호 처리 블록은, 동기식 검출기(synchronous detector)를 통해, 출력부가 제어 블록에 연결되어 있는 아날로그와 디지털 변환기에 연결된 적어도 하나의 증배기(intensifier)를 포함할 수 있다.The signal processing block may include at least one intensifier connected to analog and digital converters having an output connected to the control block through a synchronous detector.

4개의 연속적으로 연결된 연산 증배기(이들 중 각각의 포트는 아날로그와 디지털 변환기에 연결되어 있음)의 신호 처리 블록을 제어 블록과 연결하는 것이 적합하다.It is appropriate to connect the signal processing block of four consecutively connected operational multipliers, each of which is connected to an analog and digital converter, with a control block.

바람직한 변형예에서, 광독립영양적 생물 광합성 파라미터를 형광 결정하기 위한 장치는, 펌프, 제 1 출력부가 측정 챔버에 연결되어 있고 제 2 출력부는 매질의 2차 시료의 농축 시스템에 연결되어 있는 컬렉터(collector), 개별 세포의 형광 파리미터 결정을 위한 추가 측정 챔버(제 2 측정 챔버로 Najotte 챔버를 사용하는 것이 적합함), 형광계 부착물(fluorometric attachment)을 구비한 발광 현미경으로 이루어진 마이크로형광 탈착 장치 및 전류 안정기를 통해 제어 블록에 연결되어 있는 LED 광원을 포함할 수 있다.In a preferred variant, the apparatus for fluorescence determination of photoindependent nutritional bio photosynthesis parameters comprises a pump, a collector having a first output connected to a measurement chamber and a second output connected to a concentration system of a secondary sample of the medium. collector, an additional measurement chamber for the determination of the fluorescence parameters of individual cells (suitable to use the Najotte chamber as the second measurement chamber), a microfluorescence desorption device consisting of a luminescent microscope with a fluorometric attachment and a current It may include an LED light source connected to the control block through the ballast.

형광계 부착물은 시료 형광 측정 모듈로 설계될 수 있다.The fluorometer attachment can be designed as a sample fluorescence measurement module.

기술 결과는, 골격구조(carcass), 골격구조의 창(window)에 설치되어 있는 광원과 형광 검출기 및 조사하는 시료를 각각 챔버 안으로 공급하고 챔버 밖으로 제거하는 가능성을 갖도록 설계된 입구(inlet)와 출구(outlet)를 포함하는 측정 챔버가, 맞은편에 위치한 광원으로부터 광을 흡수할 가능성을 갖고 제 1 광원 정반대에 위치한 적어도 하나의 추가 광원을 포함한다는 사실로 인해 이루어진다.The technical results indicate that the inlets and outlets are designed to have the possibility of feeding and removing the light source, the fluorescence detector and the irradiated sample into the chamber, respectively, from the skeleton, the window of the skeleton, The measurement chamber comprising an outlet) is due to the fact that it has the possibility of absorbing light from the light source located opposite and comprises at least one additional light source located opposite the first light source.

측정 챔버는 골격구조의 축에 수직인 평면 위에서 서로 정반대편에 쌍으로 위치한 두 개 이상의 짝수 광원을 포함하고, 각각의 광원은 맞은편에 위치한 광원으로부터 광을 흡수할 가능성을 갖도록 설계되어 있다.The measuring chamber comprises two or more even light sources located in pairs opposite each other on a plane perpendicular to the axis of the framework, each light source being designed to have the possibility of absorbing light from the light sources located opposite.

형광 검출기는 광 증폭기로 설계될 수 있고, 그 광학 시스템의 축은 골격구조 축과 일치한다.The fluorescence detector can be designed as an optical amplifier, and the axis of the optical system coincides with the framework axis.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 광독립영향적 생물 광합성 파라미터를 형광 측정하는 방법을 이루는 구성수단은, 광독립영양적 생물(photoautotrophic organism)의 광합성 파라미터를 형광 측정하는 방법으로서, 시료의 클로로필 형광을 여기시키는데 충분한 에너지를 갖는 여기광(excitation light)에 의해 분석 매질의 시료를 광에 노출시키는 단계와, 연구 중인 물체의 광합성 파라미터를 결정하는 형광 강도의 추가 측정 단계를 포함하고, 여기광의 임펄스는 동일한 진폭과 가변 시간을 갖고, 이와 동시에, 클로로필 형광 특징은, 조사하는 동안, 그리고 시료를 어둠 속에 적응시킨 후에 물체 조사 강도와 유사한 일정한 배경 조명에서 측정되고, 형광 강도 값의 전체 범위에 의해 광합성 장치 상태의 파라미터를 정의하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, the constituent means constituting the method for measuring the fluorescence of the photoindependently affected bio photosynthesis parameter of the present invention is a method for measuring fluorescence of the photosynthetic parameter of a photoautotrophic organism. Exposing a sample of the analytical medium to light by excitation light having sufficient energy to excite the chlorophyll fluorescence of and further measuring the fluorescence intensity to determine the photosynthetic parameter of the object under study, The impulse of the light has the same amplitude and variable time, and at the same time, the chlorophyll fluorescence characteristic is measured under constant background illumination, similar to the object irradiation intensity during irradiation and after adapting the sample to the dark, and over a full range of fluorescence intensity values. By defining the parameters of the photosynthetic device state .

또한, 여기광의 임펄스가 상기 광합성 장치의 상태에 영향을 미치지 않는 클 로로필 형광 강도 결정을 정의하기 위해서, 임펄스의 시간은 펄스간 간격 5 ~ 100ms로, 1 ~ 5 mcsec로 선택되는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to define the chlorophyll fluorescence intensity determination that the impulse of the excitation light does not affect the state of the photosynthesis device, the time of the impulse is selected from 5 to 100 ms between pulses and 1 to 5 mcsec. .

또한, 시료에, 시간 100 ~ 200 mcsec의 광 임펄스를 공급해서 광합성 반응 중심의 안료의 광 수확 콤플렉스(light-harvesting complex)의 상대 치수를 측정하고, 임펄스의 작용 시간 동안 클로로필 형광 강도 성장의 추가 계산으로 광 임펄스의 시작부터 각각 10 mcsec 미만의 클로로필 형광 강도의 측정을 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the sample was supplied with an optical impulse with a time of 100 to 200 mcsec to measure the relative dimensions of the light-harvesting complex of the pigment at the center of the photosynthetic reaction, and further calculation of the chlorophyll fluorescence intensity growth during the working time of the impulse. To measure the chlorophyll fluorescence intensity of less than 10 mcsec each from the start of the optical impulse.

또한, 진폭이 동일하고, 각 그룹에서, 시간이 각각 1~5 mcsec, 100~200 ms 및 200~1000 mcsec(평균 밀도는 3000 Jm2s-1 이상)인 연속되는 3개의 그룹의 광 임펄스에서 PS2의 수용체 부분에서 구성성분의 재생 속도를 평가하기 위해 물체에 영향을 미치고, 이러한 각각의 임펄스의 영향하에서 개별적으로 형광 강도의 변화를 측정하며, 1~5 mcsec의 임펄스 시간에서 반응하는 형광 강도는 여기광의 임펄스가 광합성 장치의 상태에 영향을 미치지 않는 클로로필 형광 강도에 해당하고, 100 ~ 200 mcsec의 시간을 갖는 여기광의 임펄스에 반응하는 형광 강도 변화의 유도 곡선 주요부의 경사각에 의해, 광 수확 콤플렉스의 상대 치수를 결정하고, 200 ~ 1000 ms의 시간을 갖는 여기광의 임펄스에 반응하는 형광 강도 변화의 유도 곡선의 경사각에 의해 퀴논 풀 치수의 상대 치수를 한정하는 것을 특징으로 한다.In addition, in each group of three consecutive optical impulses with the same amplitude and having a time of 1 to 5 mcsec, 100 to 200 ms and 200 to 1000 mcsec (average density of 3000 Jm 2 s −1 or more), respectively. The fluorescence intensity affecting the object to assess the rate of regeneration of the components in the receptor portion of PS2, measuring the change in fluorescence intensity individually under the influence of each of these impulses, and reacting at an impulse time of 1-5 mcsec, The impulse of the excitation light corresponds to the chlorophyll fluorescence intensity which does not affect the state of the photosynthesis device, and the inclination angle of the principal curve of the fluorescence intensity change in response to the impulse of the excitation light having a time of 100 to 200 mcsec indicates that the light harvesting complex Determine the relative dimension and define the relative dimension of the quinone pool dimension by the inclination angle of the induction curve of the fluorescence intensity change in response to the impulse of the excitation light having a time of 200 to 1000 ms. And that is characterized.

또한, 클로로필 형광의 최대 레벨은 시간 200 ~ 500 ms, 조사 능력 밀도 3000 wt/m2으로 시료에 광 섬광을 공급해서 결정되는 것을 특징으로 한다.In addition, the maximum level of chlorophyll fluorescence is characterized in that it is determined by supplying light flash to the sample at a time of 200 to 500 ms, irradiation ability density 3000 wt / m 2 .

또한, 광합성 전자 이동의 사슬에서 전자 이동 속도의 일정한 값을 결정하기 위해, 시간 300 ~ 1000v ms의 광 섬광에 의해 프로브 시료(probe sample)에 영향을 가하거나 1 ms 미만의 그 작용 동안 클로로필 형광 강도의 측정을 수행하고, 측정 결과에 의해 형광 변화의 반응속도론(유도 곡선)을 얻는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to determine a constant value of the electron transfer rate in the chain of photosynthetic electron transfer, chlorophyll fluorescence intensity during the action of less than 1 ms or by affecting the probe sample by light scintillation of 300-1000 v ms. Is performed, and the reaction kinetics (induction curve) of the fluorescence change are obtained according to the measurement results.

또한, 형광 반응속도론 측정 결과에 의해, 광합성 장치의 수학적 모델을 만들고, 이러한 수학적 모델을 통해, 실험에서 정의되지 않은 전자 이동 반응의 상수 값과 품질 파라미터(quality parameter)를 결정하는 것을 특징으로 한다.In addition, the fluorescence kinetics measurement results, to create a mathematical model of the photosynthesis device, and through this mathematical model, characterized in that the constant value and quality parameter (quality parameter) of the electron transfer reaction not defined in the experiment.

또한, 형광 파라미터의 측정은 각 파라미터의 측정 후 여기 임펄스 레짐(regime)의 연속적인 변환을 통해 분석 매질의 동일한 프로브 시료 위에서 실행되고, 각각의 연속 레짐에서 조사 시간은 이전보다 더 큰 값으로 고정되는 것을 특징으로 한다.In addition, the measurement of the fluorescence parameters is carried out on the same probe sample of the analytical medium through the continuous conversion of the excitation impulse regime after the measurement of each parameter, in which the irradiation time is fixed to a larger value than before. It is characterized by.

또한, 식물 플랑크톤의 광합성 특징을 결정하기 위해 사용되는 것을 특징으로 한다.It is also characterized by being used to determine photosynthetic characteristics of phytoplankton.

또한, 선택된 매질은, 식물 플랑크톤의 생산 특징과, 또한 개별 세포 개체군의 이질성에 있어서, 각 유형의 개별 조류의 기여를 정의하기 위해 동시에 사용되는 것을 특징으로 한다.In addition, the selected medium is characterized in that it is used simultaneously to define the contribution of each type of individual algae in the production characteristics of phytoplankton and also in the heterogeneity of the individual cell populations.

또한, 식물 플랑크톤의 생산 특징과, 또한 일차적으로 선택된 시료의 개별 세포 개체군의 이질성에 있어서, 각 유형의 개별 조류의 기여를 정의하기 위해, 예를 들어, 핵 필터(nuclear filter)를 통한 물의 여과에 의해 더 농축된 분석 매질의 이차 시료를 추출한 다음, 예를 들어, Najotte 챔버에서 하나의 세포 층에 상기 농축물을 넣고, 다음으로, 시각적인 평가를 통해 식물 플랑크톤 생물의 세포의 조성을 정의하는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to define the contribution of each type of individual algae in the production characteristics of phytoplankton and also in the heterogeneity of the individual cell populations of the primarily selected sample, for example, in the filtration of water through a nuclear filter. Extract the secondary sample of the more concentrated assay medium, and then, for example, put the concentrate in one cell layer in a Najotte chamber, and then define the composition of the cells of the phytoplankton organism by visual assessment. It is done.

또한, 개체군의 유형을 평가하는 것과 동시에, 형광 파라미터를 측정하고, 광합성 공정의 효율과 세포 중에 있는 안료의 상대 함량에 의해 개체군에서 세포의 분포를 결정하며, 시료를 어둠 속에서 연속적으로 적응시킨 후 일정한 조명의 부재시 여기광의 임펄스가 광합성 장치의 상태에 영향을 미치지 않는 클로로필 형광 강도의 값에 의해 결정하는 것을 특징으로 한다.In addition to assessing the type of population, the fluorescence parameters were measured, the distribution of cells in the population was determined by the efficiency of the photosynthetic process and the relative content of pigments in the cells, and the samples were continuously adapted in the dark. The impulse of the excitation light in the absence of constant illumination is determined by the value of the chlorophyll fluorescence intensity which does not affect the state of the photosynthesis device.

한편, 또 다른 본 발명인 광독립영향적 생물의 광합성 파라미터를 형광 결정하기 위한 장치를 이루는 구성수단은, 광독립영양적 생물의 광합성 파라미터를 형광 결정하기 위한 장치로서, 측정 챔버, 측정 챔버와 광학적으로 연결되어 있고 시료 형광을 유도하기 위한 가능성을 갖고 설계된, 광원, 시료 형광 측정 모듈 및, 컴퓨터에 연결되어 있는 제어 블록(control block)으로 이루어진, 광독립영양적 생물 광합성 파라미터를 형광 결정하기 위한 장치는, 측정 챔버와 광학적으로 연결된 광원의 개수가 짝수가 되도록 하는 적어도 하나 이상의 광원, 출력부가 광원의 전기 포트에 연결되어 있고, 포트는 제어 블록에 연결되어 있는 광원의 전류 안정기(current stabilizer) 및 제어 블록을 통해 광원의 전류 안정기와 연결되어 있는 자연 조사 센서(sensor of natural irradiation)를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the constituent means constituting the device for fluorescence determination of photosynthesis parameters of the photoindependently affecting organisms of the present invention is a device for fluorescence determination of photosynthesis parameters of the photoindependent nutritional organisms, optically measured with a measurement chamber, Apparatus for fluorescence determination of photoindependent trophic biophotosynthesis parameters, consisting of a light source, a sample fluorescence measurement module, and a control block connected to a computer, designed with the potential to induce sample fluorescence, At least one light source such that the number of light sources optically connected to the measurement chamber is even, and an output is connected to an electrical port of the light source, the port being a current stabilizer and a control block of the light source connected to the control block. Sensor of natural irradi connected to the current stabilizer of the light source ation).

또한, 광원은 동일하게 제조되고 상기 각각의 광원은 측정 및/또는 포화 및/또는 작용 광원으로 사용되는 것을 특징으로 한다.In addition, the light sources are identically produced and each of said light sources is used as a measuring and / or saturation and / or working light source.

또한, 형광 측정 모듈은, 독립적인 고 전력 전원에 연결된 형광 검출기, 예 를 들어, 신호 처리 블록과, 등록 장치(예를 들어, 퍼스널 컴퓨터)를 구비한 제어 블록을 통해 연결된 광 증폭기(photo-amplifier)로 제조될 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the fluorescence measurement module includes a photo-amplifier connected through a fluorescence detector, eg, a signal processing block, connected to an independent high power source, and a control block with a registration device (eg, a personal computer). Characterized in that can be prepared).

또한, 신호 처리 블록은, 동기식 검출기(synchronous detector)를 통해, 출력부가 제어 블록에 연결되어 있는 아날로그와 디지털 변환기에 연결된 적어도 하나의 증배기(intensifier)를 포함할 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the signal processing block may include at least one intensifier connected to an analog and digital converter connected to the control block through an synchronous detector.

또한, 4개의 연속적으로 연결된 연산 증배기(이들 중 각각의 포트는 아날로그와 디지털 변환기에 연결되어 있음)의 신호 처리 블록은 제어 블록과 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the signal processing blocks of four consecutively connected operational multipliers, each of which is connected to analog and digital converters, are connected to a control block.

한편, 또 다른 본 발명인 광독립영양적 생물 광합성 파라미터를 형광 결정하기 위한 장치는, 펌프와, 제 1 출력부가 측정 챔버에 연결되어 있고 제 2 출력부는 매질의 2차 시료의 농축 시스템에 연결되어 있는 컬렉터(collector)와, 개별 세포의 형광 파리미터 결정을 위한 추가 측정 챔버(제 2 측정 챔버로 Najotte 챔버를 사용하는 것이 적합함)와, 형광계 부착물(fluorometric attachment)을 구비한 발광 현미경으로 이루어진 마이크로형광 탈착 장치와, 전류 안정기를 통해 제어 블록에 연결되어 있는 LED 광원을 포함할 수 있는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the present invention is an apparatus for fluorescence determination of photoindependent nutritional bio photosynthesis parameters, the pump, the first output is connected to the measurement chamber and the second output is connected to the concentration system of the secondary sample of the medium Microfluorescence consisting of a collector, an additional measuring chamber for the determination of the fluorescence parameters of individual cells (suitable for using Najotte chamber as the second measuring chamber), and a luminescent microscope with fluorometric attachment. Desorption device, characterized in that it can include an LED light source connected to the control block through the current stabilizer.

또한, 형광계 부착물은 형광 측정 모듈로 제조될 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the fluorometer attachment is characterized in that it can be produced by a fluorescence measurement module.

또한, Najotte 챔버를 추가 측정 챔버로 사용하는 것을 특징으로 한다.It is also characterized by the use of the Najotte chamber as an additional measuring chamber.

한편, 또 다른 본 발명인 측정 챔버를 이루는 구성수단은, 측정 챔버로서, 골격구조(carcass), 골격구조의 창(window)에 설치되어 있는 광원과 형광 검출기 및 조사하는 시료를 각각 챔버 안으로 공급하고 챔버 밖으로 제거하는 가능성을 갖도록 설계된 입구(inlet)와 출구(outlet)를 포함하는 측정 챔버는, 맞은편에 위치한 광원으로부터 광을 흡수할 가능성을 갖고 제 1 광원 정반대에 위치한 적어도 하나의 추가 광원을 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the constituent means of the measuring chamber according to another embodiment of the present invention is a measuring chamber, which supplies a light source, a fluorescence detector, and a sample to be irradiated, which are installed in a carcass, a window of the skeletal structure, into the chamber, respectively. The measuring chamber, which includes an inlet and an outlet designed to have the possibility of removing out, comprises at least one additional light source positioned opposite the first light source with the possibility of absorbing light from the light source located opposite it. It is characterized by.

또한, 상기 측정 챔버는, 골격구조의 축에 수직인 평면 위에서 서로 정반대편에 쌍으로 위치한 두 개 이상의 짝수 광원을 포함하고, 각각의 광원은 맞은편에 위치한 광원으로부터 광을 흡수할 가능성을 갖도록 설계되어 있는 것을 특징으로 한다.The measuring chamber also includes two or more even light sources located in pairs opposite each other on a plane perpendicular to the axis of the skeletal structure, each light source being designed to have the possibility of absorbing light from the opposite light sources. It is characterized by that.

또한, 상기 형광 검출기는 광 증폭기이고, 광학 시스템의 축은 골격구조 축과 일치하는 것을 특징으로 한다.In addition, the fluorescence detector is an optical amplifier, the axis of the optical system is characterized in that the axis of the skeleton structure.

이러한 방식으로 마이크로형광계 방법의 적용은, 마이크로조류 세포의 광합성 장치의 기능 상태를 평가하고 이러한 식물사회(phytocenosis)에서 일정량의 식물 플랑크톤 개별 종의 동역학을 단기 예측하기 위한 데이터를 얻을 수 있도록 한다. 이러한 방법들의 고감도와 성능은, 특히, 생산성이 가장 낮은 해양 지역의 자연 식물 플랑크톤 연구시, 자연 환경에서 식물체에 대한 정확한 측정을 수행하도록 한다.Application of the microfluorescence method in this way allows us to evaluate the functional state of the photosynthetic device of microalgae cells and obtain data for short-term prediction of the kinetics of individual phytoplankton species in this phytocenosis. The high sensitivity and performance of these methods allow accurate measurements of plants in their natural environment, especially in the study of natural phytoplankton in the least productive marine regions.

본 발명은 광합성 생물을 이용해서 형광을 측정하는 적용분야에만 제한되지 않고, 일련의 섬광에 의해 형광 변화를 기초로 하는 화학 또는 생물학적 분석으로서 공정의 상세한 조사를 수행할 수 있는 어느 경우에나 사용될 수 있다.The present invention is not limited to applications that measure fluorescence using photosynthetic organisms, and can be used in any case where detailed investigation of the process can be performed as a chemical or biological assay based on fluorescence change by a series of flashes. .

시료에 연속적인 광 임펄스를 가하면, 서로 다른 작용 속도와 이 반응의 서로 다른 생성물을 갖는 광합성 반응이 연속적으로 시작된다. 클로로필 형광이 발생하고, 클로로필 형광은 이러한 반응에 의해 조절된다.When a continuous light impulse is applied to a sample, photosynthetic reactions with different rates of action and different products of this reaction begin continuously. Chlorophyll fluorescence occurs and chlorophyll fluorescence is controlled by this reaction.

각각의 시간 간격이 광합성의 전자 및 이동 사슬의 특정 단계에서 전자의 이동 시간에 해당하는 서로 다른 시간의 임펄스에 시료를 노출시켜, 광합성 단계에서 전개되는 반응을 특징짓는 파라미터를 갖는 반응 형광을 얻을 수 있다. 그래서, 제 1 반응 중 한 가지 반응(Qa의 환원)의 보통 시간은 약 100 mcsec가 소요되고, 이러한 방식으로, 임펄스가 100 mcsec보다 짧으면, 광합성 반응의 개시는 일어나지 않고, 1~5 mcsec의 광 임펄스를 공급하면 모든 RC가 열린 상태에 있는 경우 형광 레벨은 클로로필 형광의 초기 레벨에 해당한다. 임펄스 시간이 100~200 mcsec이면, Qa의 재생 공정이 시작된다. 전자 및 이동 사슬에 따른 전자 이동의 추가 공정이 더 느린 속도로 진행하기 때문에 Qa는 산화되지 않는다. 이는, 형광 강도 변화의 제 1 부의 경사각에 의해 광 수집 콤플렉스의 상대 치수를 측정할 수 있도록 한다. 경사각이 클수록, 광 수집 콤플렉스의 상대 치수도 크다.Each time interval exposes the sample to impulses at different times that correspond to the electron's transport time at the specific stages of the electron and transport chain of the photosynthesis, resulting in reactive fluorescence with parameters characterizing the reactions that develop in the photosynthetic stage. have. Thus, the normal time of one of the first reactions (reduction of Qa) takes about 100 mcsec, and in this way, if the impulse is shorter than 100 mcsec, the initiation of the photosynthetic reaction does not occur and 1-5 mcsec of light When impulse is supplied, the fluorescence level corresponds to the initial level of chlorophyll fluorescence when all RCs are in the open state. If the impulse time is 100-200 mcsec, the regeneration process of Qa starts. Qa is not oxidized because the further process of electron transfer along the electrons and transport chain proceeds at a slower rate. This makes it possible to measure the relative dimensions of the light collection complex by the inclination angle of the first part of the fluorescence intensity change. The larger the inclination angle, the larger the relative dimension of the light collection complex.

200~1000ms의 시간을 갖는 여기광에 노출시키면, Qa와 Qb의 완전한 재생 및 퀴논의 추가 풀(pool)이 발생한다. 추가 반응에서 퀴논 풀의 산화는 속도가 더 느 리다. 이러한 조건에서, 형광 강도 변화 곡선의 경사각에 의해 퀴논 풀의 상대 값을 측정할 수 있다.Exposure to excitation light with a time of 200-1000 ms results in complete regeneration of Qa and Qb and an additional pool of quinones. In further reactions, the oxidation of the quinone pool is slower. Under these conditions, the relative value of the quinone pool can be measured by the inclination angle of the fluorescence intensity change curve.

이러한 방식으로, 시간은 다르지만 동일한 진폭의 클로로필 형광을 여기시키는 광 임펄스에 시료를 노출시키면, 한 가지 시료에서 물체의 광합성 장치의 기능 상태의 많은 파라미터를 측정하는 가능성이 있다.In this way, exposure of a sample to optical impulses that excite chlorophyll fluorescence of different amplitudes but with the same time has the potential to measure many parameters of the functional state of the object's photosynthesis device in one sample.

광합성 반응이 시작되고 시료를 어둠 속에 적응시킨 후와 마찬가지로 동일한 특징을 가지면, 시료 분할 위치에서 일광과 값이 같은 작용 광의 배경에서 (또는 선택된 조사 값의 배경에서) 시료 클로로필 형광 파리미터의 변화가 나타난다.If the photosynthetic reaction is initiated and has the same characteristics as the sample is adapted to the dark, a change in the sample chlorophyll fluorescence parameter appears in the background of working light having the same value as daylight (or in the background of the selected irradiation value) at the sample dividing position.

동일한 분할 위치에서 일광의 강도를 재현하는 광의 측정 영역의 생성은 서로 다른 유형의 소멸을 결정하도록 하고, 따라서, 전자 이동의 광 곡선을 계산하도록 하고, 최적의 광합성 영역을 결정하도록 한다.The generation of measurement areas of light that reproduces the intensity of daylight at the same splitting location allows to determine different types of extinction, and thus to calculate the light curve of electron transfer and to determine the optimal photosynthetic area.

임펄스 시간이 1000 mcsec 이상으로 증가하면, 여러 광합성 반응이 시작되고, 이러한 광합성 반응의 시작은 데이터의 해석을 어렵게 하고 어둠 속에서 시료를 10분 동안 적응시키지 않고 파라미터의 정확한 한 가지 값을 측정하는 것이 불가능하게 된다. 임펄스가 더 길어질수록, 이후 어둠 속에서 적응시키는 시간이 더 길어야만 한다.As the impulse time increases above 1000 mcsec, several photosynthetic reactions begin, making it difficult to interpret the data and measuring one exact value of the parameter without adapting the sample for 10 minutes in the dark. It becomes impossible. The longer the impulse is, the longer it will take to adapt later in the dark.

어둠 속에서 적응시킨 후 광합성의 전자 이동 사슬은 전자로부터 완전하게 방출되고, 메커니즘 조절 일차 광합성 반응은 중단된다. 광이 켜지면, 광합성 반응을 조절하는 광과 어둠 반응이 시작된다. 광 임펄스가 짧을수록, 시간은 더 짧아서, 광합성 장치의 변화시키지 않고도 추가 임펄스를 공급할 수 있다. 그러므로, 처음에는 짧은 임펄스를 공급해서 F0를 측정한 다음, 각 측정 사이클에 대해 시간을 절약하는 다른 파라미터를 측정하기 위해 더 긴 임펄스를 공급한다. 실험에서 얻은 데이터의 확실한 통계 분석을 위해, 동일한 시간의 여러 임펄스(그룹)의 공급을 실행한다.After adaptation in the dark, the photosynthetic electron transfer chain is completely released from the electrons and the mechanism-regulating primary photosynthetic reaction is stopped. When light is turned on, light and dark reactions begin to control the photosynthetic response. The shorter the light impulse, the shorter the time, so that additional impulses can be supplied without changing the photosynthesis device. Therefore, initially supply a short impulse to measure F0 and then supply a longer impulse to measure another time-saving parameter for each measurement cycle. To ensure reliable statistical analysis of the data from the experiments, run several impulses (groups) at the same time.

단일 식물 플랑크톤 시료에서 단일 임펄스에 의해 얻어진 측정 데이터는 광합성 공정의 다소 정확한 수학적 모델을 만들 가능성을 제공하고, 이를 통해, 직접 방법으로는 측정되지 않은 플랑크톤 조류의 광합성 장치에 나타나는 일정한 반응 속도의 비를 계산한다.The measurement data obtained by a single impulse from a single phytoplankton sample offers the possibility of creating a more accurate mathematical model of the photosynthetic process, thereby allowing the ratio of the constant rate of reaction to the photosynthetic apparatus of plankton algae not measured by direct methods. Calculate

광독립영양적 생물의 광합성 파라미터를 측정하기 위한 상술한 방법은 식물 플랑크톤 세포 클로로필 형광을 연구하는 구체적인 예에 나타나 있다. 이러한 선택은 지구상 거의 절반의 광합성 생물이 식물 플랑크톤에 속한다는 사실을 기초로 한다.The above method for measuring photosynthetic parameters of photoindependent nutritional organisms is shown in the specific example of studying phytoplankton cell chlorophyll fluorescence. This choice is based on the fact that nearly half of the photosynthetic organisms on Earth belong to phytoplankton.

식물 플랑크톤의 세포를 함유하는 물 시료의 채취는 기초 연구의 작업과 조건을 기초로 공지된 임의의 방법에 의해 수행한다.Collection of water samples containing cells of phytoplankton is carried out by any method known based on the work and conditions of the basic study.

물 시료를 두 개의 시료로 나누고, 이 중 하나를 자연 환경의 조사 강도와 유사한 광이 쪼이는 측정 챔버에 두고, 다른 시료는 매질의 개별 세포를 연구하고 식물 플랑크톤의 생산 특징에서 개별 조류 종의 기여를 결정하기 위해 독립된 블록에 놓는다.Divide the water sample into two samples, one of which is placed in a measuring chamber with light similar to the intensity of irradiation in the natural environment, the other study of individual cells in the medium and the contribution of individual algae species to the production characteristics of phytoplankton. Place it in a separate block to determine it.

제안된 연구를 위해 가장 유익한 형광 파라미터를 선택하고, 이후 PSA 물체 기능 상태의 형광 파라미터를 구체적으로 측정하기 위한 형광 여기를 목적으로 한 장치의 실현과 연구를 위해 프로토콜을 개발한다.We select the most beneficial fluorescence parameters for the proposed study and then develop a protocol for the realization and study of a device for the purpose of fluorescence excitation to specifically measure the fluorescence parameters of the PSA object functional state.

선택된 알고리즘 시간에 따라 가변적인 여기광의 임펄스에 시료를 노출하고 광에 반응하여 유도되는 모든 식물 플랑크톤 세포의 클로로필 형광을 측정한다. 모든 시료 광 노출 시간에서 임펄스는 동일한 진폭을 갖는다.Chlorophyll fluorescence of all phytoplankton cells induced in response to light is measured by exposing the sample to an impulse of excitation light that varies with the selected algorithm time. The impulses have the same amplitude at all sample light exposure times.

세 가지 시간의 임펄스 사용시 상술한 범위의 형광 파라미터를 결정하기 위해 단일 시료에서 동시에 알고리즘을 측정한다.Algorithms are measured simultaneously in a single sample to determine the fluorescence parameters in the above-described range when using three time impulses.

샘플링 위치에서 자연 배경 조사(natural background irradiation)와 양자수가 동일한 일정한 광을 챔버에 만들거나, 표시한 세 가지 시간에 제 1 측정 단계의 전체 시간 동안 시료 채취 위치의 자연 조사의 전형적인 평균값에 따라 오퍼레이터(operator)에 의해 형광 강도가 정해진다 (도 1 참조).Create a constant light in the chamber with the same quantum number as the natural background irradiation at the sampling location, or operator according to the typical average value of the natural irradiation at the sampling location for the entire time of the first measurement step at the three indicated times. operator) to determine the fluorescence intensity (see FIG. 1).

1. 여기광의 임펄스가 광합성 장치의 상태에 영향을 미치지 않는 클로로필 형광 강도의 레짐(regime).1. Regime of chlorophyll fluorescence intensity, in which the impulse of the excitation light does not affect the state of the photosynthesis device.

임펄스 시간은 1~5 mcsec이고, 임펄스간 간격은 50~100 ms이며, 조사 능력(irradiation power)의 평균 밀도는 0.4 Wtm2 이하이다. 이 레짐에서, 클로로필 형광(Ft)의 평균값을 결정한다.Impulse time is 1-5 mcsec, interval between impulses is 50-100 ms, and average density of irradiation power is 0.4 Wtm 2 or less. In this regime, the average value of chlorophyll fluorescence (Ft) is determined.

측정 수는, 자동으로 또는 오퍼레이터의 계산에 의해 평균적인 오류(mistake of average) 설정값에 도달할 필요성에 따라 선택된다.The number of measurements is selected depending on the need to reach the mistake of average set point automatically or by calculation of the operator.

조사 능력의 평균 밀도가 0 Jm-2s-1 이하이면, 1% 이하의 RC가 닫히고, 짧은 임펄스에 의해 닫힌 시간 동안 RC가 열린 상태로 되돌아가기 때문에 10~100 mcsec 에 추가 임펄스가 제공될 수 있다.If the average density of the irradiation capacity is 0 Jm -2 s -1 or less, an additional impulse may be provided at 10 to 100 mcsec since less than 1% of the RC is closed and the RC is returned to the open state for a closed time by a short impulse. have.

레짐 1이 완성된 후 레짐 2로 넘어간다.After regime 1 is completed, proceed to regime 2.

2. 광합성 반응 중심의 안료의 광 수집 콤플렉스(light-collecting complex)의 크기를 측정하기 위한 임펄스 작용 중 클로로필 형광 강도의 성장 결정 레짐.2. Growth crystal regime of chlorophyll fluorescence intensity during impulse action to measure the size of the light-collecting complex of pigments central to photosynthetic reaction.

이러한 측정을 유도하기 위해, 시간이 100~200 mcsec인 광 임펄스를 시료에 공급하고, 10 mcsec마다 클로로필 형광 강도를 측정해서 시간에 따른 강도 도함수(intensity derivative)로서 임펄스 동안 클로로필 형광 강도의 평균 성장을 계산한다.To induce this measurement, an optical impulse with a time of 100 to 200 mcsec was supplied to the sample, and the chlorophyll fluorescence intensity was measured every 10 mcsec to determine the average growth of chlorophyll fluorescence intensity during the impulse as an intensity derivative over time. Calculate

측정 수는, 자동으로 또는 오퍼레이터의 계산에 의해 평균적인 실수의 설정값을 이룰 필요성에 따라 선택된다.The number of measurements is selected according to the need to achieve a set value of the average real number automatically or by operator calculation.

레짐 2가 완성된 후 레짐 3으로 넘어간다.After regime 2 is completed, proceed to regime 3.

3. 식물 플랑크톤 세포의 광합성 장치를 광으로 완전히 포화시켜서 클로로필 형광 강도의 반응속도론과 정류 레벨을 결정하는 레짐. 이를 이루기 위해서, 시간이 200~100 ms이고 조사 능력의 평균 밀도가 3000 Jm-2sec-1인 광 임펄스를 생성한다. 임펄스의 시작부터 10 mcsec마다 클로로필 형광 강도를 측정한다. 클로로필 형광 강도의 성장 속도는 퀴논 풀의 크기에 반비례한다.3. A regime that saturates the photosynthetic apparatus of phytoplankton cells with light to determine the kinetics and rectification levels of chlorophyll fluorescence intensity. To achieve this, an optical impulse with a time of 200-100 ms and an average density of irradiation capacity of 3000 Jm -2 sec -1 is produced. Chlorophyll fluorescence intensity is measured every 10 mcsec from the start of the impulse. The growth rate of chlorophyll fluorescence intensity is inversely proportional to the size of the quinone pool.

클로로필 형광 강도의 모든 레짐에서, 여기광의 임펄스는 진폭이 동일하다. 클로로필 형광을 유도하는 광 조사 능력의 서로 다른 값의 평균 밀도는 서로 다른 임펄스 시간을 통해 이루어진다.In all regimes of chlorophyll fluorescence intensity, the impulse of the excitation light is the same in amplitude. The average density of different values of the light irradiation ability to induce chlorophyll fluorescence is achieved through different impulse times.

4. 다음으로, 자연 환경의 광 강도와 유사한 연속적인 배경 광을 끈다. 동일한 물 시료를 어둠 속에서 적응시킨 후, 일정한 배경 광 없이, 레짐 1, 2, 3에서 클로로필 형광을 측정한다.4. Next, turn off the continuous background light similar to the light intensity of the natural environment. After adapting the same water sample in the dark, chlorophyll fluorescence is measured in regimes 1, 2 and 3, without constant background light.

연속적인 광이 있는 측정 결과와 연속적인 광이 없는 측정 결과에 의해, 형광 파라미터를 계산한다.Based on the measurement results with continuous light and the measurement results without continuous light, the fluorescence parameter is calculated.

- Fo - 일정한 배경 광의 조건에서, 그리고 어둠 속에 시료를 적응시킨 후, 시간이 1~5 mcsec인 여기광의 임펄스에 대한 클로로필 형광 강도.Fo—Chlorophyll fluorescence intensity against an impulse of excitation light with a time of 1-5 mcsec after adapting the sample to constant background light and in the dark.

- Fm - 일정한 배경 광 부재시, 그리고 어둠 속에 물체를 적응시킨 후, 시간이 200~1000 mcsec인 여기광의 임펄스에 대한 클로로필 형광 강도의 최대값.Fm-maximum value of chlorophyll fluorescence intensity for the impulse of excitation light with a time of 200-1000 mcsec, in the absence of constant background light, and after adapting the object to darkness.

- Ft - 일정한 배경 광에서 시간이 1~5 mcsec인 여기광의 임펄스에 대한 클로로필 형광 강도의 값.Ft-value of chlorophyll fluorescence intensity for the impulse of excitation light with a time of 1-5 mcsec in constant background light.

- F‘m - 일정한 배경 광에서 시간이 200~1000 mcsec인 여기광의 임펄스에 대한 클로로필 형광 강도의 최대값.F'm-The maximum value of the chlorophyll fluorescence intensity for an impulse of excitation light with a time of 200-1000 mcsec in constant background light.

이들로부터 식에 의한 파라미터가 추가 제공된다.From these additional parameters by equations are provided.

1. 비 Fv/Fm = (Fm-Fo)/Fm으로서 PS2에서 전하 분리의 초대 양자 수율.1. Primary quantum yield of charge separation in PS2 as ratio Fv / Fm = (Fm-Fo) / Fm.

이 파라미터는 어둠 속에서 활성 RC의 몫에 비례한다.This parameter is proportional to the quotient of the active RC in the dark.

2. 배경 조사시 광화학적 소멸 - qP = (F'm-Ft)/(F'm-Fo').2. Photochemical disappearance upon background irradiation-qP = (F'm-Ft) / (F'm-Fo ').

3. 배경 조사시 비광화학적 소멸 - NPQ = (Fm/F'm)-1.3. Non-photochemical disappearance at background investigation-NPQ = (Fm / F'm) -1.

4. 비 Y = (Fm'-Ft)/Fm'으로서 배경 조사시 PS2에서 흡수 광 에너지의 광화학적 변환의 양자 수율로, 광합성시 전자의 비고리형 이동을 반영함.4. The quantum yield of photochemical conversion of absorbed light energy at PS2 upon background irradiation as ratio Y = (Fm'-Ft) / Fm ', reflecting the acyclic movement of electrons during photosynthesis.

5. 수중 식물 플랑크톤 풍부함의 지수로서 Fo의 절대값.5. The absolute value of Fo as an index of aquatic phytoplankton abundance.

6. Qa에서 Qb로 전자 이동의 속도, 광 수집 안테나 콤플렉스의 상대 크기 및 Fo에서 Fm으로 클로로필 형광 강도 성장의 반응속도론에 의해 계산될 수 있는 퀴논 풀의 상대 크기.6. The relative size of the quinone pool, which can be calculated by the rate of electron transfer from Qa to Qb, the relative size of the light collection antenna complex, and the kinetics of chlorophyll fluorescence intensity growth from Fo to Fm.

측정 기간에 얻어진 데이터를 광합성 공정의 수학 모델에 도입하고, 직접 방법으로 얻어지지 않은 다른 파라미터를 계산한다.The data obtained in the measurement period is introduced into the mathematical model of the photosynthesis process and other parameters not obtained by the direct method are calculated.

식물 플랑크톤의 생산 특징에서 조류 개별 종의 기여를 정의하기 위해, 핵 필터를 통한 물 여과로 제 2 시료를 농축하고, 자체 형성된 농축물을 부피 70 mcl의 Najotte 챔버에서 하나의 세포 층에 분산시킨 다음, 식물 플랑크톤 생물의 세포 종을 시각적으로 결정한다. 챔버 안에 있는 특정한 유형의 플랑크톤의 각 세포는 제 1 시료의 형광을 측정하기 위해 적용된 방법에 의한 형광 파라미터의 척도로서, 이후 광합성 공정의 효율과 세포 중 안료의 상대 함량에 의해(값 F0에 의해) 조류 종의 분포를 결정한다. 이러한 방식으로, 처음에는 현미경의 시계에서 조사하는 세포의 종을 결정한 다음, 그 형광 특징을 측정한다. 각각의 식물 플랑크톤 질량 종의 수십 개의 개별 세포에서 이러한 측정이 실행되고, 측정 결과에 의해 이 종의 조성과 식물 플랑크톤 조류 각 개체군의 세포 수를 결정하고, 광합성 안료의 상대 함량 및 일차 광합성 공정의 효율에 의해 각 유형의 조류의 세포 분포를 또한 결정한다.To define the contribution of individual species of algae in the production characteristics of phytoplankton, the second sample is concentrated by water filtration through a nuclear filter, and the self-formed concentrate is dispersed in one cell layer in a Najotte chamber with a volume of 70 mcl. Visually determine the cell species of phytoplankton organisms. Each cell of a specific type of plankton in the chamber is a measure of the fluorescence parameters by the method applied to measure the fluorescence of the first sample, which is then determined by the efficiency of the photosynthetic process and the relative content of the pigment in the cell (by value F0). Determine the distribution of bird species. In this way, the species of the cell to be examined first is determined by the microscope's field of view, and then its fluorescence characteristics are measured. These measurements are performed on dozens of individual cells of each phytoplankton mass species, and the measurement results determine the composition of this species and the number of cells in each phytoplankton algae population, the relative content of photosynthetic pigments and the efficiency of the primary photosynthetic process. Also determines the cell distribution of each type of algae.

측정을 위해, 형광계 부착물을 구비한 발광 현미경과, 형광 여기광 임펄스의 공급 시스템에 연결된 LED 광원으로 이루어진 마이크로형광계 독립 장 치(microfluorometric detached device)를 사용한다.For the measurement, a microfluorometric detached device consisting of a luminescence microscope with a fluorometer attachment and an LED light source connected to a supply system of fluorescence excitation light impulses is used.

개별 셀의 측정은 조류 개별 종의 개체군의 이질성을 결정할 수 있도록 한다.Measurement of individual cells allows one to determine the heterogeneity of a population of individual species of algae.

클로로필 형광 강도 값(Fo, Fm, Ft, F'm)과, 식물 플랑크톤 시료와 개별 세포의 혼합 시료의 Fo에서 Fm으로의 이동 반응속도론의 콤플렉스는, 공지된 의존물과 수학 모델을 기초로, 하나의 시료에서 식물 플랑크톤 결합물의 광합성 장치의 상태를 전체적으로 결정하고 조성을 이루는 개별 조류 종을 결정할 수 있도록 한다.The complex of chlorophyll fluorescence intensity values (Fo, Fm, Ft, F'm) and the kinetics of phytoplankton samples and Fo-Fm of mixed samples of individual cells are based on known dependencies and mathematical models, In one sample, the state of the photosynthetic device of the phytoplankton combination can be determined as a whole and the individual algal species constituting the composition can be determined.

본 발명을 실현하는 장치는 도 2에 도시된 바와 같은 구성을 갖는다.The apparatus for realizing the present invention has a configuration as shown in FIG.

광원(2) 및 형광 검출기(3)와 광학적으로 연결되고, 그 출력부는 신호 처리 블록(4)을 통해 제어 블록(5)과 연결된 측정 챔버(1)는, 데이터 등록 및 처리 블록(6), 예를 들어, 컴퓨터, 특히 퍼스널 컴퓨터와 연결되어 있다. 광원(2)의 입력부는, 마이크로프로세서로 표시될 수 있는 제어 블록(5)의 출력부와 연결된 광원의 전류 안정기(7)의 출력부와 연결되어 있다. 작용광의 센서(8)는 제어 블록(5)의 입력부와 연결되어 있고, 보정광 필터 시스템을 구비한 광다이오드로서 설계될 수 있다.The measurement chamber 1, which is optically connected to the light source 2 and the fluorescence detector 3, and whose output part is connected to the control block 5 via the signal processing block 4, includes a data registration and processing block 6, For example, it is connected to a computer, in particular a personal computer. The input of the light source 2 is connected to the output of the current stabilizer 7 of the light source which is connected to the output of the control block 5, which can be represented by a microprocessor. The sensor 8 of working light is connected to the input of the control block 5 and can be designed as a photodiode with a correction light filter system.

신호 처리 블록(4)은 동기식 검출기(10)를 통해 아날로그 디지털 변환기(11)에 연결되어 있는 적어도 하나의 증배기(intensifier)(9)를 포함할 수 있다.The signal processing block 4 may comprise at least one intensifier 9 which is connected to the analog to digital converter 11 via a synchronous detector 10.

바람직한 변형예는, 신호 처리 블록(4)이, 연속적으로 연결된 연산 증배 기(operational intensifier)(9)를 포함하고, 이들 사이의 각각의 출력부가 동기식 검출기(10)를 통해 아날로그 디지털 변환기(11)와 연결되며, 제어 블록(5)의 입력부에 출력부와 연결되며, 퍼스널 컴퓨터(6)와 연결되어 있는 것이다.A preferred variant is that the signal processing block 4 comprises an operational intensifier 9 connected in series, with each output between them via an synchronous detector 10 and an analog to digital converter 11. Is connected to the input of the control block 5 and to the output of the control block 5 and to the personal computer 6.

광원(2)용 전류 안정기(7)는, 제어 블록(5)으로부터, 설정 파라미터에 따라 필요한 강도의 광원 조사(light source irradiation)를 보장하는 전류로 공급되는 제어 전압의 변환을 위한 것이다. 전류 안정기(7)는 광원(2)의 수에 해당하는 수의 여러 독립 채널로서 설계되어 있고, 이들 각각의 출력부는 해당 광원(2)의 전기 입력부에 연결되어 있다.The current stabilizer 7 for the light source 2 is for conversion of the control voltage supplied from the control block 5 to a current which ensures light source irradiation of the required intensity in accordance with the setting parameter. The current stabilizer 7 is designed as several independent channels of the number corresponding to the number of light sources 2, each of which outputs is connected to the electrical input of the corresponding light source 2.

안정기(7)의 각 채널은, 예를 들어, 연속적으로 연결된 필드 트랜지스터와, 제어 블록(5)의 제어 출력부에 연결된 데드 저항(dead resistance)으로서 만들어질 수 있다.Each channel of the ballast 7 can be made, for example, as a dead resistance connected to the field transistors connected in series and the control output of the control block 5.

형광 검출기(3)는, 예를 들어 모듈 MHV 12~1.5의 독립적인 고전압 전원(12)(TRACO사 제조)에 연결되어 있는 광 증폭기로서 설계될 수 있다. 광 증폭기(3)로는, 예를 들어, 파장이 680nm 이상인 조사(irradiation)의 등록을 허용하는 제한된 광 필터 KC 18을 구비한 광 전자 증폭기 φεy-79를 사용할 수 있다.The fluorescent detector 3 can be designed, for example, as an optical amplifier connected to the independent high voltage power supply 12 (manufactured by TRACO) of the modules MHV 12 to 1.5. As the optical amplifier 3, for example, an optoelectronic amplifier φεy-79 having a limited optical filter KC 18 that allows registration of irradiation having a wavelength of 680 nm or more can be used.

컴퓨터와 제어 블록은 독립된 직류 전원이 장착되어 있거나, 다채널 전압 변환기(도면 미도시)로부터 공급된다.The computer and control block may be equipped with independent DC power supplies or supplied from a multichannel voltage converter (not shown).

광원(2)과 광 증폭기(3)는 대응하는 광학 시스템을 포함한다.The light source 2 and the optical amplifier 3 comprise a corresponding optical system.

각각이 측정 및/또는 포화 및/또는 일정한 광의 기능을 갖는 LED, 예를 들어 조사 파장이 최대 612nm인 강력한 LED L400CWO12K, T4 라운드(Ledtronics 사)를 광 원으로 사용할 수 있다.LEDs, each of which has the function of measuring and / or saturation and / or constant light, for example the powerful LED L400CWO12K, T4 round (Ledtronics) with an irradiation wavelength of up to 612 nm can be used as the light source.

측정 챔버(1)의 창문의 한 평면의 축 둘레에 짝수의 광원(2)이 균일하게 위치한다. 광원(2)은 서로 정반대편에 쌍으로 설치되고 이들 각각은 그 반대편에 위치한 광원으로부터의 광을 흡수할 가능성을 갖고 설계되어 있다.An even number of light sources 2 are evenly located around the axis of one plane of the window of the measuring chamber 1. The light sources 2 are provided in pairs on opposite sides of each other, and each of them is designed with the possibility of absorbing light from the light source located on the opposite side thereof.

측정 챔버(1)(도 3 참조)의 골격구조(13)는 광원용 창문(window)(14)을 포함하고, 이 창문에 광원의 광학 시스템이 설치되어 있다. 각각의 광학 시스템은 구형 렌즈(15), 광 필터(16) 및 초점 렌즈(17)를 포함하고, 광원(2)은 창문(14) 영역에서 골격구조(13)와 연결되어 있는 히트싱크(heat sink)(18) 위에 설치되어 있다. 광 증폭기용 창문(19)에는 광 증폭기(3)의 광학 시스템이 위치해 있다. 광원(2)용 창문(14)은 골격구조(13)의 축에 수직인 평면 위에 서로 쌍으로 광원(2)을 배치할 가능성을 갖고 골격구조(13)의 축 둘레에 설치되어 있다. 렌즈(17)의 초점 맞추기는 맞은편 발광체(illuminator)의 광 패치 직경이 이 발광체의 직경을 넘지 않도록 수행된다. 광 증폭기용 창문(19)은 광 증폭기(3)의 광학 시스템과 동일한 축 위에 위치하고, 각각의 축은 골격구조(13)의 축과 일치한다.The skeletal structure 13 of the measurement chamber 1 (see FIG. 3) includes a window 14 for a light source, which is provided with an optical system of a light source. Each optical system comprises a spherical lens 15, an optical filter 16 and a focus lens 17, the light source 2 being a heatsink connected to the framework 13 in the area of the window 14. on the sink 18. In the window 19 for the optical amplifier is situated the optical system of the optical amplifier 3. The window 14 for the light source 2 is provided around the axis of the framework 13 with the possibility of arranging the light sources 2 in pairs on a plane perpendicular to the axis of the framework 13. The focusing of the lens 17 is performed such that the light patch diameter of the opposite illuminator does not exceed the diameter of this illuminator. The window 19 for the optical amplifier is located on the same axis as the optical system of the optical amplifier 3, with each axis coinciding with the axis of the framework 13.

제 1 시료의 형광 파라미터를 측정하기 위한 디바이스의 블록은 전자 및 광학 측정 시스템을 구비한 단단한 밀봉 프레임에 위치하고, 이 밀봉 프레임은 전원 블록과 함께 내장 형광계 또는 침수 가능한 감지 장치 형광계를 제공한다.The block of the device for measuring the fluorescence parameter of the first sample is located in a rigid sealing frame with electronic and optical measurement systems, which together with the power block provide a built-in fluorometer or a submersible sensing device fluorometer.

이 장치는 콜렉터(collector)(도면에 미도시)와 연결된 샘플링용 펌프에 연결되어 있고, 이는 시료를, 하나는 측정 챔버(1)에 공급되고, 다른 하나는 시료 농축 시스템으로 공급되는 두 개의 시료로 분산시킨다.The device is connected to a sampling pump connected to a collector (not shown in the figure), which supplies two samples, one to the measurement chamber 1 and the other to a sample concentration system. Disperse

식물 플랑크톤 개별 세포의 클로로필 형광 파라미터의 측정 블록은, 농축 시스템, LED 광원에 의해 변형된 φMθл1-A 유형의 형광계 부착물을 구비한 люMaM-и3 유형의 발광 현미경 테이블 위에 설치된 Najotte 챔버, 전류 안정기, 제어 블록 및 컴퓨터를 포함한다. 세포 형광의 등록 및 측정을 위해, 상술한 형광 등록 모듈을 사용한다.The measurement block of chlorophyll fluorescence parameters of phytoplankton individual cells is concentrated in a Najotte chamber mounted on a люMaM-и3 type luminescent microscope table with a fluorometer attachment of type φMθл1-A modified by an LED light source, current stabilizer, control Block and computer. For registration and measurement of cell fluorescence, the fluorescence registration module described above is used.

장치는 다음의 방식으로 작동한다.The device works in the following manner.

펌프에 의해 취해진 분석하의 매질 시료는 콜렉터로 가고, 이곳에서 식물 플랑크톤을 함유한 물 시료는 두 개의 시료로 나누어지는데, 이 중 하나는 측정 챔버(1)의 작동 부피로 가고, 다른 하나는 식물 플랑크톤 개별 세포의 클로로필 형광의 측정 블록의 농축 시스템으로 들어가며, 이후 제 2 시료가 Najotte 챔버로 들어온다.The medium sample under analysis taken by the pump goes to the collector, where the water sample containing phytoplankton is divided into two samples, one of which goes to the working volume of the measuring chamber (1) and the other is phytoplankton Enter the concentration system of the measuring block of chlorophyll fluorescence of the individual cells, after which the second sample enters the Najotte chamber.

센서(8)에 의해 물 시료의 위치에서 일광 조사를 측정하고 (자연의 수중 조사), 이를 제어 블록(5)에 공급한다. 자연 조사의 측정에 의해 제어 블록(5)으로부터 전류 안정기(7)를 통해 광원(2)까지, 작용 광의 강도에 해당하는 신호를 제공하고, 이를 통해 측정 챔버(1)에서 자연의 수중 발광에 해당하는 발광이 형성된다.The sensor 8 measures daylight irradiation at the position of the water sample (natural underwater irradiation) and supplies it to the control block 5. The measurement of natural irradiation provides a signal corresponding to the intensity of the acting light, from the control block 5 to the light source 2 through the current stabilizer 7, thereby corresponding to the natural light emission in the measurement chamber 1. Light emission is formed.

광합성 작용 방사의 범위에 해당하는 400~700nm의 범위에서 단위 면적당 광 양자의 수에 의해 자연 발광의 강도가 측정된다. 680 내지 740nm의 파장 범위에서 조류 형광의 방사가 일어난다. 이러한 방식으로, 클로로필 형광의 특징인 자연 광의 영역이 존재하는데, 낮은 형광 방사(약 2%)는, 적은(자연 환경의 특징) 농도의 조류에 대한 형광 강도를 측정하기 위해 자연광의 영향 하에서는 이를 직접 허용하 지 않는다. 따라서, 상술한 장치에서는, 양자 수는 자연 조사와 같지만 400 내지 600nm의 범위에서 자연 조사와 유사한 배경 조명이 일어난다.The intensity of natural light emission is measured by the number of light protons per unit area in the range of 400 to 700 nm corresponding to the range of photosynthetic emission. The emission of algal fluorescence occurs in the wavelength range of 680 to 740 nm. In this way, there is a region of natural light that is characteristic of chlorophyll fluorescence, where low fluorescence emission (about 2%) is directly under the influence of natural light to measure the fluorescence intensity for low (characteristic of the environment) algae. Do not allow it. Therefore, in the above-described apparatus, the quantum number is the same as natural irradiation, but background illumination similar to natural irradiation occurs in the range of 400 to 600 nm.

제어 블록(5)은 측정 챔버(1)에 위치하고 (형광 신호의 변화 가능성 조건에서), 조사 강도는 광자(photon)의 수가 시료 채취 위치의 자연 조사의 조건과 동일하다.The control block 5 is located in the measurement chamber 1 (under the possibility of change of the fluorescence signal), and the irradiation intensity is equal to the condition of natural irradiation of the number of photons at the sampling position.

측정 챔버(1)에 위치한 식물 플랑크톤의 시료는 (측정 챔버에서 조사는 시료 채취 위치의 자연 환경과 동일함) 선택된 시간 다이어그램에 따라 광 임펄스 조사에 노출된다 (도 1).Samples of phytoplankton located in the measurement chamber 1 are exposed to light impulse irradiation according to the selected time diagram (irradiation in the measurement chamber is the same as the natural environment of the sampling location) (FIG. 1).

광원이 짝수 개 존재하고, 서로 마주해서 쌍으로 이루어진 배치 때문에, 각 광원의 광학 시스템은 맞은편 광원의 광에 대한 “트랩(trap)"이다. 이러한 광원의 배치는 측정 챔버의 벽면에서의 여러 분산 가능성을 배제하고, 이는 여기광에 의한 형광 검출기(광 증폭기)의 기생 노출(parasite exposure)을 감소시킨다.Because of the even number of light sources and the arrangement of the pairs facing each other, the optical system of each light source is a "trap" to the light of the opposite light source. Excluding the possibility, this reduces the parasite exposure of the fluorescence detector (optical amplifier) by excitation light.

구형 렌즈(15)에 의한 광원(2)으로부터의 광은 평행 다발(parallel bunch)에 모이고, 광 필터(16)를 통과해서, 맞은편 광학 시스템에서 분산광과 함께 시료 위에 떨어질 가능성을 갖고 초점 렌즈(17)에 의해 약하게 수렴하는 빔에 초점이 맞추어진다 (도 4).The light from the light source 2 by the spherical lens 15 collects in a parallel bunch, passes through the optical filter 16 and has the potential to fall on the sample with scattered light in the opposing optical system, with the focus lens. The focus is on the weakly converging beam by (17) (FIG. 4).

클로로필 형광의 스펙트럼 범위를 선택하는 광 필터를 포함한 광학 시스템을 통한 시료 형광의 광 신호가 광 증폭기(3)에 의해 등록된다. 신호 처리 블록(4)을 통한 클로로필 형광 값에 대한 정보를 포함하는 광 증폭기(3)의 출력 신호는 재등록 및 데이터 처리 블록(6), 이 경우 퍼스널 컴퓨터로 공급된다.An optical signal of sample fluorescence through an optical system including an optical filter for selecting the spectral range of chlorophyll fluorescence is registered by the optical amplifier 3. The output signal of the optical amplifier 3, which contains information about the chlorophyll fluorescence value through the signal processing block 4, is supplied to the re-registration and data processing block 6, in this case a personal computer.

자연 환경에서 식물 플랑크톤의 농도는 0.01mcg/l 내지 100mcg/l의 큰 범위에서 변한다. 이러한 방식에서, 그 농도와 광 증폭기(3)의 출력부에 수신된 전기 신호의 값은 알려지지 않는다. 식물 플랑크톤의 농도가 낮은 경우, 전기 신호는 낮고 최대 증폭 계수를 갖는 증폭기(9)와 동기식 검출기(10)로부터 제거된다. 농도가 증가하고, 이후 전기 신호가 커지면, 증폭기(9) 상의 신호는 이 증폭기의 최대 값보다 커지게 되고 측정될 수 없다. 이 때문에, 입력 신호의 블록을, 알려진 증폭 계수를 갖는 증폭기의 사슬(9-93)로 만드는 것이 바람직하다. Fm은 Fo보다 4배 더 크고, 이는 강화 트랙트(intensifying tract)를 조절하지 않고 하나의 임펄스에서 형광 신호를 측정할 수 있다는 사실 때문에, 증폭기(9)의 증폭 계수는 4로 선택된다. 그래서, 식물 플랑크톤의 농도가 낮으면, 전기 신호는 낮고, 최대 증폭 계수를 갖는 증폭기(93)와 동기식 검출기(103)로부터 제거된다. 농도가 증가하고, 이후 전기 신호가 커지면, 증폭기(93) 상의 신호는 이 증폭기의 최대 값보다 커지게 되고 측정될 수 없다. 이 계단식 설계에서, 신호는 동기식 검출기(102)를 구비한 증폭기(92)로부터 제거되고, 형광 신호가 더 커지는 경우, 동기식 검출기(101)를 구비한 증폭기(91)와 동기식 검출기(10)를 구비한 증폭기(9)로부터 신호가 제거된다. 아날로그 디지털 변환기(11)에 의한 동기식 검출기(10)의 출력 신호는 디지털 형태로 변환된다. 제어 블록(5)(마이크로프로세서)은 형광 신호 값을 측정하기 위해 증폭 기의 최종 계단에 가장 가까운 불포화 채널을 선택한다.In natural environments, the concentration of phytoplankton varies in a large range from 0.01 mcg / l to 100 mcg / l. In this way, its concentration and the value of the electrical signal received at the output of the optical amplifier 3 are unknown. When the concentration of phytoplankton is low, the electrical signal is removed from the amplifier 9 and the synchronous detector 10 having a low and maximum amplification coefficient. As the concentration increases, and then the electrical signal becomes large, the signal on the amplifier 9 becomes larger than the maximum value of this amplifier and cannot be measured. For this reason, it is preferable to make the block of an input signal into the chain 9-9 3 of an amplifier which has a known amplification coefficient. The amplification factor of the amplifier 9 is chosen to be 4 because Fm is four times larger than Fo, which is able to measure the fluorescence signal in one impulse without adjusting the intensifying tract. Thus, when the concentration of phytoplankton is low, the electrical signal is low and is removed from the amplifier 9 3 and the synchronous detector 10 3 having the maximum amplification coefficient. As the concentration increases, and then the electrical signal becomes large, the signal on the amplifier 9 3 becomes larger than the maximum value of this amplifier and cannot be measured. In a cascade design, the signal is removed from the one amplifier (92), when the fluorescent signal is further large, the amplifier (91) and the synchronous detector including a synchronous detector (10 1) includes a synchronous detector (10 2) ( The signal is removed from the amplifier 9 with 10). The output signal of the synchronous detector 10 by the analog to digital converter 11 is converted into a digital form. Control block 5 (microprocessor) selects the unsaturated channel closest to the final step of the amplifier to measure the fluorescence signal value.

이러한 방식으로, 단일 측정 사이클에서(하나의 임펄스) “비 오프 스케일” 증폭기를 선택하고 해당 증폭 계수를 고려해서 농도를 측정한다. 신호 처리 설계의 이러한 정보는 동적 측정 범위를 확장하고, 유도 공정의 초기 단계의 발광 초기 단계에서 측정을 수행하도록 해서, 자연 환경에서 발견할 수 있는 모든 범위의 식물 플랑크톤 농도에서 작업할 가능성을 제공한다.In this way, in a single measurement cycle (one impulse), the “non off-scale” amplifier is selected and the concentration is taken into account in consideration of its amplification factor. This information in signal processing design extends the dynamic measurement range and allows measurements to be made at the early stages of luminescence in the early stages of the induction process, giving the possibility of working in the full range of phytoplankton concentrations found in the natural environment. .

측정 사이클의 관리는 마이크로프로세서 제어 블록(5)에 의해 수행되고, 그 출력부로부터 클로로필 형광 강도에 관한 정보를 포함하는 신호가 개인용 컴퓨터(6)로 들어간다. 특별한 프로그램을 구비한 광합성 장치의 수학 모델에 도입된 형광 파라미터 측정 결과에 의해, 직접적인 실험에서 측정되지 않는 전자의 이동 속도의 일정한 값을 계산한다.Management of the measurement cycles is carried out by the microprocessor control block 5, from which the signal containing information on the chlorophyll fluorescence intensity enters the personal computer 6. By fluorescence parameter measurement results introduced into a mathematical model of a photosynthetic device with a special program, a constant value of the movement velocity of electrons not measured in a direct experiment is calculated.

선택된 측정 프로그램에 따라 개인용 컴퓨터(6)는 제어 블록(5)에 측정부의 명령어, 특히, 전류 안정기(7)와 광원(2), 및 또한 작용광의 센서(8)의 알고리즘을 전달한다 (시료 채취 위치에서 조사 측정).According to the selected measurement program, the personal computer 6 transmits to the control block 5 the instructions of the measurement section, in particular the algorithm of the current stabilizer 7 and the light source 2, and also the sensor 8 of the acting light (sample sampling). Probe measurement in position).

식물 플랑크톤의 생산 특징에서 개별 조류 종의 기여를 결정하기 위해, 핵 필터(20)를 통한 물 여과에 의해 농축된 조사 중인 매질의 제 2 시료를 사용한다. 농축된 조류는 부피가 70 mcl인 Najotte 챔버에 위치하고, 이곳에서 세포의 한 층에 분산된다.To determine the contribution of individual algal species in the production characteristics of phytoplankton, a second sample of the medium under investigation concentrated by water filtration through the nuclear filter 20 is used. Concentrated algae are placed in a Najotte chamber of 70 mcl in volume and dispersed in one layer of cells.

Najotte 챔버에서 시료의 시각적인 제어를 보장하는 낮은 발광으로, 시계의 각 세포는 직경 37.5 mcm의 광도계 영역(photometric zone)에 하위 단계(substage) 에 의해 위치한다. 오퍼레이터의 명령으로, LED의 일련의 광 임펄스에 반응한 형광 측정으로 이루어진 사이클이 컴퓨터로부터 시작된다. 측정 결과에 의해 Fo과 Fm의 평균 값을 계산하는데, 이 값은 안료 세포의 상대 함량과 광합성 공정의 효율성을 나타내고, 이를 통해 서로 다른 조류 종 세포의 분포에 관한 정보를 얻는다.With low luminescence to ensure visual control of the sample in the Najotte chamber, each cell of the field of view is located by substage in a photometric zone of 37.5 mcm in diameter. At the operator's command, a cycle is initiated from the computer that consists of fluorescence measurements in response to a series of optical impulses of the LEDs. Based on the measurement results, the average value of Fo and Fm is calculated, which indicates the relative content of pigment cells and the efficiency of the photosynthetic process, thereby obtaining information on the distribution of different algal species cells.

예로서, 흑해 해안의 질량 조류 종에 관한 형광 특징의 연구가 제공된다.As an example, a study of fluorescence characteristics on mass algal species on the Black Sea coast is provided.

연구 초기의 데이터를 근거로, 식물 플랑크톤의 질량 종을 선택하고, 광합성 효율에 의해 세포 분포를 분석했다. 조사 기간 중, 대표적인 이원자 Th. nizsehioides와 Rh. fragilissima는 억제된 조건에 있었다. 이 세포들 중 약 반의 광합성 효율은 낮은 레벨이었다. 조류 배양액과, 평균값(Fm-Fo)/Fm의 레벨이 0.3 미만인 자연 오염으로부터 얻어진 데이터를 기초로 조류 세포 개수의 성장이 이루어졌다. 이 때문에, 상대적인 가변 형광에 의해 이러한 종의 개수의 감소가 예측된다. 대다수의 세포 Nitzschia sp.와 대표적인 쌍편모충류(dinoflagellate)인 G. wulffii는, 이들에 대한 유리한 조건을 입증하고 이러한 종의 개수의 성장을 예측하도록 하는 높은 광합성 활성 레벨을 갖는다. 개시 2주 후, Nitzschia sp. 세포는 더 적게 발생하고, Th. nitzsehioides와 Rh. fragilissima 세포는 일시적으로 나타나기 시작했다.Based on the data of the initial study, mass species of phytoplankton were selected, and cell distribution was analyzed by photosynthetic efficiency. During the investigation, representative binary Th. nizsehioides and Rh. fragilissima was in a restrained condition. About half of these cells had low levels of photosynthetic efficiency. Growth of the algal cell number was made based on algal culture and data obtained from natural contamination with mean value (Fm-Fo) / Fm level of less than 0.3. For this reason, a decrease in the number of these species is predicted by the relative variable fluorescence. The majority of cells, Nitzschia sp. And G. wulffii, a representative dinoflagellate, have high photosynthetic activity levels that demonstrate favorable conditions for them and allow them to predict the growth of the number of these species. Two weeks after initiation, Nitzschia sp. Cells develop less and Th. nitzsehioides and Rh. fragilissima cells began to appear temporarily.

표 1은, 상기 마이크로조류 종의 출현 빈도수, 개별 세포의 광합성 안료 함량에 해당하는 형광 강도(Fo)의 평균값과, 생물 광합성의 일차 공정의 효율을 나타내는 조류 형광의 평균 상대 변수(Fm-Fo)/Fm를 제공한다. 2002년 9월 《소모 액(wastage)》(440 32.8 n.a. 370 57.7 e.l.) 영역에서 물 시료를 채취하고, Xл에서 전달된 안료의 함량은 형광 강도 값(Fo)에 의해 계산되었다.Table 1 shows the frequency of appearance of the microalgal species, the average value of fluorescence intensity (Fo) corresponding to the photosynthetic pigment content of individual cells, and the average relative variable (Fm-Fo) of algae fluorescence indicating the efficiency of the primary process of bio photosynthesis. Provide / Fm. Water samples were taken in the September 2002 wastage (44 0 32.8 na 37 0 57.7 el) and the content of the pigment delivered in Xл was calculated by the fluorescence intensity value (Fo).

이러한 방식으로 마이크로형광계 방법의 적용은, 마이크로조류 세포의 광합성 장치의 기능 상태를 평가하고 이러한 식물사회(phytocenosis)에서 일정량의 식물 플랑크톤 개별 종의 동역학을 단기 예측하기 위한 데이터를 얻을 수 있도록 한다. 이러한 방법들의 고감도와 성능은, 특히, 생산성이 가장 낮은 해양 지역의 자연 식물 플랑크톤 연구시, 자연 환경에서 식물체에 대한 정확한 측정을 수행하도록 한다.Application of the microfluorescence method in this way allows us to evaluate the functional state of the photosynthetic device of microalgae cells and obtain data for short-term prediction of the kinetics of individual phytoplankton species in this phytocenosis. The high sensitivity and performance of these methods allow accurate measurements of plants in their natural environment, especially in the study of natural phytoplankton in the least productive marine regions.

본 발명은 광합성 생물을 이용해서 형광을 측정하는 적용분야에만 제한되지 않고, 일련의 섬광에 의해 형광 변화를 기초로 하는 화학 또는 생물학적 분석으로서 공정의 상세한 조사를 수행할 수 있는 어느 경우에나 사용될 수 있다.The present invention is not limited to applications that measure fluorescence using photosynthetic organisms, and can be used in any case where detailed investigation of the process can be performed as a chemical or biological assay based on fluorescence change by a series of flashes. .

조류의 종, 식물 플랑크톤의 전체 바이오매스(bio mass) 중 조류 바이오 매스의 기여, 광합성 안료의 함량 및 단일 세포의 가변 형광{(Fm-Fo)/Fm}Species of algae, contribution of algal biomass to the total biomass of phytoplankton, content of photosynthetic pigments and variable fluorescence of single cells {(Fm-Fo) / Fm}

Figure 112007052086181-PAT00001
Figure 112007052086181-PAT00001

- 표 1 -Table 1

도 1은 형광 측정용 타임 차트이다.1 is a time chart for fluorescence measurement.

도 2는 식물 플랑크톤 형광 파라미터를 측정하기 위한 장치의 블록도이다.2 is a block diagram of an apparatus for measuring phytoplankton fluorescence parameters.

도 3은 측정 챔버의 배치도이다.3 is a layout view of the measurement chamber.

Claims (23)

광독립영양적 생물(photoautotrophic organism)의 광합성 파라미터를 형광 측정하는 방법으로서,As a method of measuring fluorescence of photosynthetic parameters of photoautotrophic organisms, 시료의 클로로필 형광을 여기시키는데 충분한 에너지를 갖는 여기광(excitation light)에 의해 분석 매질의 시료를 광에 노출시키는 단계와,Exposing the sample of the analytical medium to light by excitation light having sufficient energy to excite the chlorophyll fluorescence of the sample, 연구 중인 물체의 광합성 파라미터를 결정하는 형광 강도의 추가 측정 단계를 포함하고,Further measuring the fluorescence intensity to determine the photosynthetic parameter of the object under study, 여기광의 임펄스는 동일한 진폭과 가변 시간을 갖고, 이와 동시에, 클로로필 형광 특징은, 조사하는 동안, 그리고 시료를 어둠 속에 적응시킨 후에 물체 조사 강도와 유사한 일정한 배경 조명에서 측정되고, 형광 강도 값의 전체 범위에 의해 광합성 장치 상태의 파라미터를 정의하는 것을 특징으로 하는, 광독립영양적 생물의 광합성 파라미터를 형광 측정하는 방법.The impulse of the excitation light has the same amplitude and variable time, and at the same time, the chlorophyll fluorescence characteristic is measured under constant background illumination, similar to the object irradiation intensity during irradiation and after adapting the sample to darkness, and the full range of fluorescence intensity values A method for measuring fluorescence of photosynthetic parameters of a photoindependent nutritional organism, characterized by defining the parameters of the photosynthetic device state. 제 1항에 있어서, 여기광의 임펄스가 상기 광합성 장치의 상태에 영향을 미치지 않는 클로로필 형광 강도 결정을 정의하기 위해서, 임펄스의 시간은 펄스간 간격 5 ~ 100ms로, 1 ~ 5 mcsec로 선택되는 것을 특징으로 하는, 광독립영양적 생물의 광합성 파라미터를 형광 측정하는 방법.The method of claim 1, wherein the impulse time is selected from 1 to 5 mcsec, with an interval between pulses of 5 to 100 ms, in order to define a chlorophyll fluorescence intensity crystal in which the impulse of the excitation light does not affect the state of the photosynthesis device. A method of measuring fluorescence of photosynthesis parameters of photoindependent nutritional organisms. 제 1항에 있어서, 시료에, 시간 100 ~ 200 mcsec의 광 임펄스를 공급해서 광합성 반응 중심의 안료의 광 수확 콤플렉스(light-harvesting complex)의 상대 치수를 측정하고, 임펄스의 작용 시간 동안 클로로필 형광 강도 성장의 추가 계산으로 광 임펄스의 시작부터 각각 10 mcsec 미만의 클로로필 형광 강도의 측정을 수행하는 것을 특징으로 하는, 광독립영양적 생물의 광합성 파라미터를 형광 측정하는 방법.The chlorophyll fluorescence intensity according to claim 1, wherein the sample is supplied with an optical impulse of 100 to 200 mcsec at a time to measure the relative dimension of the light-harvesting complex of the pigment at the center of the photosynthetic reaction, and the chlorophyll fluorescence intensity during the working time of the impulse. A method for fluorescence measurement of photosynthetic parameters of a photoindependent nutritional organism, characterized in that further calculations of growth are performed to measure chlorophyll fluorescence intensities of less than 10 mcsec each from the start of the light impulse. 제 1항에 있어서, 진폭이 동일하고, 각 그룹에서, 시간이 각각 1~5 mcsec, 100~200 ms 및 200~1000 mcsec(평균 밀도는 3000 Jm2s-1 이상)인 연속되는 3개의 그룹의 광 임펄스에서 PS2의 수용체 부분에서 구성성분의 재생 속도를 평가하기 위해 물체에 영향을 미치고, 이러한 각각의 임펄스의 영향하에서 개별적으로 형광 강도의 변화를 측정하며, 1~5 mcsec의 임펄스 시간에서 반응하는 형광 강도는 여기광의 임펄스가 광합성 장치의 상태에 영향을 미치지 않는 클로로필 형광 강도에 해당하고, 100 ~ 200 mcsec의 시간을 갖는 여기광의 임펄스에 반응하는 형광 강도 변화의 유도 곡선 주요부의 경사각에 의해, 광 수확 콤플렉스의 상대 치수를 결정하고, 200 ~ 1000 ms의 시간을 갖는 여기광의 임펄스에 반응하는 형광 강도 변화의 유도 곡선의 경사각에 의해 퀴논 풀 치수의 상대 치수를 한정하는 것을 특징으로 하는, 광독립영양적 생물의 광합성 파라미터를 형광 측정하는 방법.2. Three consecutive groups according to claim 1, wherein the amplitudes are the same and in each group the time is 1-5 mcsec, 100-200 ms and 200-1000 mcsec, respectively, with an average density of at least 3000 Jm 2 s −1. In order to evaluate the regeneration rate of the constituents in the receptor portion of PS2 in the optical impulse of the object, the change in fluorescence intensity is individually measured under the influence of each of these impulses, and responded at an impulse time of 1 to 5 mcsec. The fluorescence intensity corresponds to the chlorophyll fluorescence intensity in which the impulse of the excitation light does not affect the state of the photosynthesis device, and the inclination angle of the main portion of the induction curve of the fluorescence intensity change in response to the impulse of the excitation light having a time of 100 to 200 mcsec, Determine the relative dimensions of the light harvesting complex and determine the relative values of the quinone pool dimensions by the inclination angle of the induction curve of the fluorescence intensity change in response to the impulse of the excitation light having a time of 200 to 1000 ms. A method for measuring fluorescence of photosynthetic parameters of photoindependent nutritional organisms, characterized by limiting the number. 제 1항에 있어서, 클로로필 형광의 최대 레벨은 시간 200 ~ 500 ms, 조사 능력 밀도 3000 wt/m2으로 시료에 광 섬광을 공급해서 결정되는 것을 특징으로 하는, 광독립영양적 생물의 광합성 파라미터를 형광 측정하는 방법.The method of claim 1, wherein the maximum level of chlorophyll fluorescence is determined by supplying light scintillation to the sample at a time of 200 to 500 ms and an irradiation power density of 3000 wt / m 2 . How to measure fluorescence. 제 1항에 있어서, 광합성 전자 이동의 사슬에서 전자 이동 속도의 일정한 값을 결정하기 위해, 시간 300 ~ 1000v ms의 광 섬광에 의해 프로브 시료(probe sample)에 영향을 가하거나 1 ms 미만의 그 작용 동안 클로로필 형광 강도의 측정을 수행하고, 측정 결과에 의해 형광 변화의 반응속도론(유도 곡선)을 얻는 것을 특징으로 하는, 광독립영양적 생물의 광합성 파라미터를 형광 측정하는 방법.The method of claim 1, wherein the action of exposing the probe sample by light scintillation at a time of 300 to 1000 v ms or its action of less than 1 ms to determine a constant value of the rate of electron transfer in the chain of photosynthetic electron transfer. During the measurement of chlorophyll fluorescence intensity, and obtaining the reaction kinetics (induction curve) of the fluorescence change by the measurement result. 제 1항에 있어서, 형광 반응속도론 측정 결과에 의해, 광합성 장치의 수학적 모델을 만들고, 이러한 수학적 모델을 통해, 실험에서 정의되지 않은 전자 이동 반응의 상수 값과 품질 파라미터(quality parameter)를 결정하는 것을 특징으로 하는, 광독립영양적 생물의 광합성 파라미터를 형광 측정하는 방법.The method according to claim 1, wherein a fluorescence kinetics measurement result is used to create a mathematical model of the photosynthetic device, and through this mathematical model, to determine constant values and quality parameters of electron transfer reactions not defined in the experiment. Characterized in that the photosynthesis parameters of the photoindependent nutritional organisms fluorescence measurement. 제 1항에 있어서, 형광 파라미터의 측정은 각 파라미터의 측정 후 여기 임펄스 레짐(regime)의 연속적인 변환을 통해 분석 매질의 동일한 프로브 시료 위에서 실행되고, 각각의 연속 레짐에서 조사 시간은 이전보다 더 큰 값으로 고정되는 것을 특징으로 하는, 광독립영양적 생물의 광합성 파라미터를 형광 측정하는 방법.The method of claim 1, wherein the measurement of the fluorescence parameter is performed on the same probe sample of the assay medium through the continuous conversion of the excitation impulse regime after the measurement of each parameter, wherein the irradiation time at each successive regime is greater than before. A method for measuring fluorescence of photosynthetic parameters of a photoindependent nutritional organism, characterized in that it is fixed at a value. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 식물 플랑크톤의 광합성 특징을 결정하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는, 광독립영양적 생물의 광합성 파라미터를 형광 측정하는 방법.9. The method of claim 1, which is used to determine photosynthetic characteristics of phytoplankton. 10. 제 1항에 있어서, 선택된 매질은, 식물 플랑크톤의 생산 특징과, 또한 개별 세포 개체군의 이질성에 있어서, 각 유형의 개별 조류의 기여를 정의하기 위해 동시에 사용되는 것을 특징으로 하는, 광독립영양적 생물의 광합성 파라미터를 형광 측정하는 방법.The photoindependent organism of claim 1, wherein the selected medium is used simultaneously to define the contribution of each type of individual algae to the production characteristics of phytoplankton and also to the heterogeneity of individual cell populations. Method for fluorescence measurement of photosynthesis parameters. 제 1항에 있어서, 식물 플랑크톤의 생산 특징과, 또한 일차적으로 선택된 시료의 개별 세포 개체군의 이질성에 있어서, 각 유형의 개별 조류의 기여를 정의하 기 위해, 예를 들어, 핵 필터(nuclear filter)를 통한 물의 여과에 의해 더 농축된 분석 매질의 이차 시료를 추출한 다음, 예를 들어, Najotte 챔버에서 하나의 세포 층에 상기 농축물을 넣고, 다음으로, 시각적인 평가를 통해 식물 플랑크톤 생물의 세포의 조성을 정의하는 것을 특징으로 하는, 광독립영양적 생물의 광합성 파라미터를 형광 측정하는 방법.2. A nuclear filter according to claim 1, for defining the contribution of each type of individual algae to the production characteristics of phytoplankton and also to the heterogeneity of the individual cell populations of the primarily selected sample. Extract the secondary sample of the more concentrated analytical medium by filtration of water through, then place the concentrate in one cell layer, for example in a Najotte chamber, and then visually evaluate the cells of the phytoplankton organism. A method for fluorescence measurement of photosynthetic parameters of a photoindependent nutritional organism, characterized by defining a composition. 제 1항에 있어서, 개체군의 유형을 평가하는 것과 동시에, 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 따라 형광 파라미터를 측정하고, 광합성 공정의 효율과 세포 중에 있는 안료의 상대 함량에 의해 개체군에서 세포의 분포를 결정하며, 시료를 어둠 속에서 연속적으로 적응시킨 후 일정한 조명의 부재시 여기광의 임펄스가 광합성 장치의 상태에 영향을 미치지 않는 클로로필 형광 강도의 값에 의해 결정하는 것을 특징으로 하는, 광독립영양적 생물의 광합성 파라미터를 형광 측정하는 방법.The method according to claim 1, wherein the fluorescence parameters are measured according to the method according to any one of claims 1 to 8, at the same time as assessing the type of population, the efficiency of the photosynthesis process and the relative content of pigments in the cells. The distribution of cells in the population is determined, and after the sample is continuously adapted in the dark, the impulse of the excitation light in the absence of constant illumination is determined by the value of the chlorophyll fluorescence intensity which does not affect the state of the photosynthetic device. , Fluorescence measurement of photosynthetic parameters of photoindependent nutritional organisms. 광독립영양적 생물의 광합성 파라미터를 형광 결정하기 위한 장치로서,An apparatus for fluorescence determination of photosynthetic parameters of photoindependent nutritional organisms, 측정 챔버, 측정 챔버와 광학적으로 연결되어 있고 시료 형광을 유도하기 위한 가능성을 갖고 설계된, 광원, 시료 형광 측정 모듈 및, 컴퓨터에 연결되어 있는 제어 블록(control block)으로 이루어진, 광독립영양적 생물 광합성 파라미터를 형 광 결정하기 위한 장치는,Photo independent nutrient bio photosynthesis, consisting of a measurement chamber, a light source, a sample fluorescence measurement module, and a control block connected to a computer, which are optically connected to the measurement chamber and designed with the potential to induce sample fluorescence. The apparatus for fluorescence determination of parameters 측정 챔버와 광학적으로 연결된 광원의 개수가 짝수가 되도록 하는 적어도 하나 이상의 광원, 출력부가 광원의 전기 포트에 연결되어 있고, 포트는 제어 블록에 연결되어 있는 광원의 전류 안정기(current stabilizer) 및 제어 블록을 통해 광원의 전류 안정기와 연결되어 있는 자연 조사 센서(sensor of natural irradiation)를 포함하는, 광독립영양적 생물의 광합성 파라미터를 형광 결정하기 위한 장치.At least one light source, the output of which is connected to an electrical port of the light source, wherein the number of light sources optically connected to the measuring chamber is even, and the port controls a current stabilizer and a control block of the light source connected to the control block. An apparatus for fluorescence determination of photosynthetic parameters of a photoindependent nutritional organism comprising a sensor of natural irradiation coupled to a current stabilizer of a light source. 제 13항에 있어서, 광원은 동일하게 제조되고 상기 각각의 광원은 측정 및/또는 포화 및/또는 작용 광원으로 사용되는 것을 특징으로 하는, 광독립영양적 생물의 광합성 파라미터를 형광 결정하기 위한 장치.14. The apparatus of claim 13, wherein the light sources are identically manufactured and each light source is used as a measuring and / or saturating and / or working light source. 제 13항에 있어서, 형광 측정 모듈은, 독립적인 고 전력 전원에 연결된 형광 검출기, 예를 들어, 신호 처리 블록과, 등록 장치(예를 들어, 퍼스널 컴퓨터)를 구비한 제어 블록을 통해 연결된 광 증폭기(photo-amplifier)로 제조될 수 있는 것을 특징으로 하는, 광독립영양적 생물의 광합성 파라미터를 형광 결정하기 위한 장치.The optical amplifier of claim 13, wherein the fluorescence measurement module comprises a fluorescence detector, eg, a signal processing block, connected to an independent high power source, and an optical amplifier connected through a control block with a registration device (e.g., a personal computer). A device for fluorescence determination of photosynthetic parameters of a photoindependent nutritional organism, which can be prepared with a photo-amplifier. 제 13항에 있어서, 신호 처리 블록은, 동기식 검출기(synchronous detector)를 통해, 출력부가 제어 블록에 연결되어 있는 아날로그와 디지털 변환기에 연결된 적어도 하나의 증배기(intensifier)를 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는, 광독립영양적 생물의 광합성 파라미터를 형광 결정하기 위한 장치.The signal processing block of claim 13, wherein the signal processing block may include at least one intensifier connected to an analog and digital converter having an output connected to a control block through a synchronous detector. A device for fluorescence determination of photosynthetic parameters of a photoindependent nutritional organism. 제 13항에 있어서, 4개의 연속적으로 연결된 연산 증배기(이들 중 각각의 포트는 아날로그와 디지털 변환기에 연결되어 있음)의 신호 처리 블록은 제어 블록과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는, 광독립영양적 생물의 광합성 파라미터를 형광 결정하기 위한 장치.14. The photoindependent nutritional method according to claim 13, wherein the signal processing block of four consecutively connected operational multipliers, each port of which is connected to an analog and digital converter, is connected to a control block. An apparatus for fluorescence determination of photosynthetic parameters of an organism. 제 13항에 있어서, 바람직한 변형예에서, 광독립영양적 생물 광합성 파라미터를 형광 결정하기 위한 장치는,The device of claim 13, wherein in a preferred variant, the apparatus for fluorescence determination of photoindependent nutritional bio photosynthesis parameters, 펌프와, 제 1 출력부가 측정 챔버에 연결되어 있고 제 2 출력부는 매질의 2차 시료의 농축 시스템에 연결되어 있는 컬렉터(collector)와, 개별 세포의 형광 파리미터 결정을 위한 추가 측정 챔버(제 2 측정 챔버로 Najotte 챔버를 사용하는 것이 적합함)와, 형광계 부착물(fluorometric attachment)을 구비한 발광 현미경으로 이루어진 마이크로형광 탈착 장치와, 전류 안정기를 통해 제어 블록에 연결되어 있는 LED 광원을A pump, a collector having a first output connected to the measurement chamber and a second output connected to a concentration system of the secondary sample of the medium, and an additional measurement chamber for the determination of the fluorescence parameters of the individual cells (second measurement It is suitable to use a Najotte chamber as a chamber), a microfluorescence desorption apparatus consisting of a luminescent microscope with a fluorometric attachment, and an LED light source connected to the control block through a current stabilizer. 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는, 광독립영양적 생물의 광합성 파라미터를 형광 결정하기 위한 장치.An apparatus for fluorescence determination of photosynthetic parameters of a photoindependent nutritional organism, which may comprise. 제 18항에 있어서, 형광계 부착물은 제 15항에 기재된 유형의 형광 측정 모듈로 제조될 수 있는 것을 특징으로 하는, 광독립영양적 생물의 광합성 파라미터를 형광 결정하기 위한 장치.19. The apparatus of claim 18, wherein the fluorometer attachment can be made with a fluorescence measurement module of the type described in claim 15. 제 18항에 있어서, Najotte 챔버를 추가 측정 챔버로 사용하는 것을 특징으로 하는, 광독립영양적 생물의 광합성 파라미터를 형광 결정하기 위한 장치.19. The apparatus of claim 18, wherein the Najotte chamber is used as a further measurement chamber. 측정 챔버로서,As a measuring chamber, 골격구조(carcass), 골격구조의 창(window)에 설치되어 있는 광원과 형광 검출기 및 조사하는 시료를 각각 챔버 안으로 공급하고 챔버 밖으로 제거하는 가능성을 갖도록 설계된 입구(inlet)와 출구(outlet)를 포함하는 측정 챔버는, 맞은편에 위치한 광원으로부터 광을 흡수할 가능성을 갖고 제 1 광원 정반대에 위치한 적어도 하나의 추가 광원을 포함하는, 측정 챔버.Includes an inlet and an outlet designed to have the possibility of feeding into and out of the chamber a light source, a fluorescence detector, and an irradiated sample, respectively, in a skeleton, a window of the framework; Wherein the measuring chamber comprises at least one additional light source opposite to the first light source with the possibility of absorbing light from the light source located opposite. 제 21항에 있어서, 상기 측정 챔버는, 골격구조의 축에 수직인 평면 위에서 서로 정반대편에 쌍으로 위치한 두 개 이상의 짝수 광원을 포함하고, 각각의 광원은 맞은편에 위치한 광원으로부터 광을 흡수할 가능성을 갖도록 설계되어 있는 것을 특징으로 하는, 측정 챔버.22. The system of claim 21, wherein the measurement chambers comprise two or more even light sources positioned in pairs opposite each other on a plane perpendicular to the axis of the framework, each light source absorbing light from opposite light sources. A measuring chamber, characterized in that it is designed with the potential. 제 21항에 있어서, 상기 형광 검출기는 광 증폭기이고, 광학 시스템의 축은 골격구조 축과 일치하는 것을 특징으로 하는, 측정 챔버.The measuring chamber of claim 21, wherein the fluorescence detector is an optical amplifier, and the axis of the optical system coincides with the skeletal axis.
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