RU174054U1

RU174054U1 - Inverted Nanoparticle Trajectory Analyzer

Info

Publication number: RU174054U1
Application number: RU2016141629U
Authority: RU
Inventors: Виктор Иванович Косов; Виктор Семенович Ашихмин; Владимир Николаевич Курьяков; Виктор Альфредович Дешабо; Дмитрий Игоревич Юдин; Игорь Кронидович Юдин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Фотокор
Priority date: 2016-10-24
Filing date: 2016-10-24
Publication date: 2017-09-27

Abstract

Полезная модель относится к области оптического приборостроения и касается инвертированного анализатора траекторий наночастиц. Анализатор включает в себя лазер с блоком фокусировки, устройство управления, оптическую ячейку, объектив и видеокамеру. Объектив и видеокамера расположены под оптической ячейкой с возможностью выполнения анализа рассеянного в образце света, выходящего через нижнюю оптическую поверхность оптической ячейки. Оптическая ячейка выполнена в виде флуориметрической кюветы с полированным дном и с находящейся в ней съемной вставкой. Технический результат заключается в упрощении процедуры проведения измерений. 1 ил.The utility model relates to the field of optical instrumentation and relates to an inverted analyzer of trajectories of nanoparticles. The analyzer includes a laser with a focusing unit, a control device, an optical cell, a lens, and a video camera. The lens and the video camera are located under the optical cell with the ability to perform analysis of the light scattered in the sample coming through the lower optical surface of the optical cell. The optical cell is made in the form of a fluorimetric cuvette with a polished bottom and a removable insert located in it. The technical result consists in simplifying the measurement procedure. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к оптическим приборам, предназначенным для измерения размеров и других характеристик наночастиц в жидкости, и может быть использована для фундаментальных и прикладных исследований в физике, химии, биологии, медицине.The utility model relates to optical devices designed to measure the size and other characteristics of nanoparticles in a liquid, and can be used for basic and applied research in physics, chemistry, biology, and medicine.

Известны устройства для измерения размеров наночастиц, содержащие лазер с оптическим трактом для транспортировки лазерного излучения, на пути которого установлена горизонтально расположенная оптическая ячейка, содержащая исследуемую жидкость с наночастицами и установленной над оптической ячейкой видеокамерой, снабженной объективом микроскопа для регистрации в реальном масштабе времени текущего положения частиц, визуализация которых осуществляется за счет рассеяния лазерного излучения на частицах (см., например, Sizing and phenotyping of cellular vesicles using Nanoparticle Tracking Analysis, R.A. Dragovic, at all, Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine 7 (2011) 780-788).Known devices for measuring the size of nanoparticles, containing a laser with an optical path for transporting laser radiation, in the path of which is installed a horizontally located optical cell containing the test liquid with nanoparticles and mounted above the optical cell with a video camera equipped with a microscope lens for real-time recording of the current particle position visualization of which is carried out due to scattering of laser radiation by particles (see, for example, Sizing and phenotyping of cellula r vesicles using Nanoparticle Tracking Analysis, R. A. Dragovic, at all, Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine 7 (2011) 780-788).

К недостаткам известных устройств следует отнести сложность подбора оптимальных параметров измерения и трудоемкую процедуру приготовления образцов с необходимой концентрацией наночастиц.The disadvantages of the known devices include the difficulty in selecting the optimal measurement parameters and the time-consuming procedure for preparing samples with the required concentration of nanoparticles.

Наиболее близким к предложенному техническому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является прибор, содержащий лазер, блок фокусировки, горизонтально расположенную оптическую ячейку с исследуемой жидкостью, установленный над оптической ячейкой объектив и видеокамеру, подключенную к компьютеру, выполняющему управление прибором и обработку данных с помощью специальной программы (см., например, Optical Detection and Analysis of Particles, R.J.G. Carr, Patent No: US 7399600 B2, Jul. 15, 2008, по кл. G01N 33/543, 2006.01).The closest to the proposed technical solution in terms of technical nature and the effect achieved is a device containing a laser, a focusing unit, a horizontally located optical cell with a test liquid, a lens mounted above the optical cell and a video camera connected to a computer that controls the device and processes data using a special programs (see, for example, Optical Detection and Analysis of Particles, RJG Carr, Patent No: US 7399600 B2, Jul. 15, 2008, according to G01N 33/543, 2006.01).

К недостаткам описанного устройства следует отнести сложность настройки прибора, обусловленную использованной в нем оптической схемой с расположением объектива и видеокамеры над кюветой и высокую сложность приготовления образцов для исследования, вызванную конструкцией встроенной в прибор специальной оптической ячейки.The disadvantages of the described device include the difficulty of setting up the device due to the optical circuit used in it with the lens and video camera located above the cuvette and the high complexity of preparing samples for research caused by the design of a special optical cell built into the device.

Техническим результатом, на получение которого направлена полезная модель, является упрощение процедур приготовления образцов, настройки и проведения измерений.The technical result, to which the utility model is directed, is to simplify the procedures for preparing samples, setting up and taking measurements.

Технический результат достигается в устройстве, подключенном к компьютеру, выполненному с возможностью управления устройством и обработки получаемых данных, содержащем лазер с блоком фокусировки, оптическую ячейку, объектив и видеокамеру, отличающемся тем, что устройство собрано по инвертированной оптической схеме, в которой объектив и видеокамера расположены под оптической ячейкой, с возможностью выполнения анализа рассеянного в образце света, выходящего через нижнюю оптическую поверхность оптической ячейки, а оптическая ячейка выполнена в виде флуориметрической кюветы с полированным дном и с находящейся в ней съемной вставкой.The technical result is achieved in a device connected to a computer, configured to control the device and process the received data, containing a laser with a focusing unit, an optical cell, a lens and a video camera, characterized in that the device is assembled according to an inverted optical scheme in which the lens and video camera are located under the optical cell, with the possibility of performing analysis of the light scattered in the sample coming out through the lower optical surface of the optical cell, and the optical cell filled in the form of a fluorimetric cuvette with a polished bottom and with a removable insert in it.

В устройстве значительно упрощается процесс измерений и настройки, становится возможным использование сменных кювет и проведение серий измерений образцов, находящихся в нескольких стандартных флуориметрических кюветах. Кроме того, существенно упрощается процесс очистки кюветы от старого образца, что позволяет избежать ошибок измерений, связанных с недостаточно тщательной очисткой кюветы.The device greatly simplifies the measurement and adjustment process, it becomes possible to use interchangeable cuvettes and conduct a series of measurements of samples in several standard fluorimetric cuvettes. In addition, the process of cleaning the cuvette from the old sample is greatly simplified, which avoids measurement errors associated with insufficiently thorough cleaning of the cuvette.

Описанное исполнение устройства позволяет использовать его при исследовании, например, коллоидных и полимерных дисперсий, кинетики химических реакций, дисперсных загрязнений, иммунологических реакций и т.п., с возможностью предварительной подготовки ряда образцов, помещенных в стандартные флуориметрические кюветы с последующей простой процедурой измерения путем последовательной смены кювет в приборе.The described embodiment of the device allows its use in the study of, for example, colloidal and polymer dispersions, the kinetics of chemical reactions, dispersed contaminants, immunological reactions, etc., with the possibility of preliminary preparation of a number of samples placed in standard fluorimetric cuvettes followed by a simple measurement procedure by sequential change ditches in the device.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства.In FIG. 1 shows a block diagram of a device.

Инвертированный анализатор траекторий наночастиц содержит лазер 1, луч которого формируется блоком фокусировки 2 и подается в кювету 3. В качестве кюветы используется стандартная флуориметрическая кювета с полированным дном. Необходимые геометрические параметры объема образца 4 формируются с помощью вставки в кювету 5. Вставка изготовлена из черного фторопласта, что обеспечивает требуемую химическую стойкость и повышает контраст изображения. Толщина слоя образца, в котором анализируется рассеяние света на наночастицах, задается путем опускания или поднятия вставки в кювету.The inverted analyzer of the trajectories of nanoparticles contains a laser 1, the beam of which is formed by the focusing unit 2 and is fed into the cell 3. As a cell, a standard fluorimetric cell with a polished bottom is used. The necessary geometric parameters of the volume of the sample 4 are formed using the insert in the cell 5. The insert is made of black fluoroplastic, which provides the required chemical resistance and increases the contrast of the image. The thickness of the sample layer, in which the scattering of light by nanoparticles is analyzed, is specified by lowering or raising the insert in the cuvette.

Свет от лазера рассеивается на наночастицах, осуществляющих броуновское движение. Свет, рассеянный под 90° из небольшого объема образца, через полированное дно кюветы собирается объективом микроскопа 6 и подается на матрицу цифровой видеокамеры 7. Визуализированное таким образом положение каждой наночастицы записывается в реальном масштабе времени с частотой 20-100 кадров в секунду. Сигнал с видеокамеры подается в компьютер 8, программное обеспечение которого строит и анализирует траектории движения наночастиц, которые в данный промежуток времени наблюдаются в рассеивающем объеме. Устройство управления прибором 9 позволяет задавать необходимые режимы измерения и настройки прибора, осуществлять измерение температуры образца и его термостабилизацию, а также подстраивать положение объектива с помощью узла автоматической регулировки 10 с целью получения максимально резкого изображения рассеивающего объема.The light from the laser is scattered on the nanoparticles performing Brownian motion. The light scattered at 90 ° from a small volume of the sample is collected through the polished bottom of the cuvette with a microscope 6 and fed to the matrix of a digital video camera 7. The position of each nanoparticle visualized in this way is recorded in real time at a frequency of 20-100 frames per second. The signal from the video camera is fed to computer 8, the software of which builds and analyzes the trajectories of the nanoparticles, which are observed in the scattering volume for a given period of time. The device control device 9 allows you to set the necessary measurement modes and instrument settings, measure the temperature of the sample and its thermal stabilization, as well as adjust the position of the lens using the automatic adjustment unit 10 in order to obtain the most sharp image of the scattering volume.

В качестве варианта технической реализации устройства может быть использован инвертированный тринокулярный микроскоп, снабженный соответствующим кюветным блоком.As an option for the technical implementation of the device, an inverted trinocular microscope equipped with an appropriate cuvette block can be used.

Claims

An inverted analyzer of the trajectories of nanoparticles connected to a computer configured to control the device and process the received data, comprising a laser with a focusing unit, an optical cell, a lens and a video camera, characterized in that the device is assembled according to an inverted optical scheme in which the lens and video camera are located under optical cell, with the ability to perform analysis of the light scattered in the sample coming out through the lower optical surface of the optical cell, and the optical cell made in the form of a fluorimetric cell with a polished bottom and with a removable insert in it.