RU204569U1 - Анализатор траекторий наночастиц в объеме жидкости - Google Patents
Анализатор траекторий наночастиц в объеме жидкости Download PDFInfo
- Publication number
- RU204569U1 RU204569U1 RU2021107615U RU2021107615U RU204569U1 RU 204569 U1 RU204569 U1 RU 204569U1 RU 2021107615 U RU2021107615 U RU 2021107615U RU 2021107615 U RU2021107615 U RU 2021107615U RU 204569 U1 RU204569 U1 RU 204569U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nanoparticles
- cuvette
- trajectories
- liquid
- analyzer
- Prior art date
Links
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 claims abstract description 5
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims abstract 2
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 claims abstract 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 abstract 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 abstract 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 abstract 1
- 230000005653 Brownian motion process Effects 0.000 description 3
- 238000005537 brownian motion Methods 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B1/00—Nanostructures formed by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/10—Investigating individual particles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N21/49—Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области исследования характеристик наночастиц, а именно к оптическим приборам, предназначенным для измерения размеров наночастиц, процессов агрегации и седиментации наночастиц. Техническим результатом является повышение точности результатов измерений тракторий движения наночастиц. Предложен анализатор траекторий наночастиц в объеме жидкости, содержащий прямоугольную кювету из оптического стекла с прозрачным дном, размещенную в термостатируемом кюветном отделении. Анализатор содержит лазер, используемый для облучения образца жидкой дисперсии наночастиц в кювете, видеокамеру с объективом микроскопа, расположенную параллельно дну кюветы, компьютер, управляющий отдельными узлами прибора и осуществляющий анализ зарегистрированных траекторий движения наночастиц в объеме жидкости. В состав анализатора также введена вторая видеокамера с объективом микроскопа, расположенная параллельно стенке кюветы таким образом, что оптические оси видеокамер пересекаются под прямым углом в точке внутри области, подсвеченной лазерным излучением внутри кюветы, для регистрации траекторий движения частиц в объеме жидкости. 1 ил.
Description
Полезная модель относится к оптическим приборам, предназначенным для измерения размеров, концентрации и других характеристик жидких дисперсий наночастиц.
Известно устройство для анализа траекторий наночастиц, содержащее лазер для облучения наночастиц в оптической ячейке и цифровую видеокамеру с объективом микроскопа для регистрации траекторий движения частиц [1].
К недостаткам данного устройства следует отнести отсутствие возможности повторного использования образца после анализа, а также сложность и трудоемкость обслуживания прибора, обусловленные использованием встроенной в прибор специальной оптической ячейки.
Известно также устройство для анализа траекторий наночастиц, содержащее лазер для облучения наночастиц, проточную ячейку с оптическим элементом для фокусировки оптического луча, и цифровую видеокамеру с объективом микроскопа для регистрации траекторий движения частиц [2].
К недостаткам данного устройства следует также отнести сложность и трудоемкость обслуживания прибора, обусловленные использованием встроенной в прибор специальной проточной оптической ячейки.
Наиболее близким к предложенному техническому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является инвертированный анализатор траекторий наночастиц, содержащий оптическую ячейку в виде флуориметрической кюветы с полированным дном и с находящейся в ней съемной вставкой, лазера с блоком фокусировки, устройства управления, объектива и видеокамеры [3].
К недостаткам описанного устройства следует отнести недостаточную точность измерений, обусловленную наблюдением трехмерного движения частиц только в одной плоскости.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение точности и достоверности результатов измерений.
Это достигается в устройстве, представляющем собой анализатор траекторий наночастиц в объеме жидкости, содержащий прямоугольную кювету из оптического стекла с прозрачным дном, устанавливаемую в термостатируемое кюветное отделение, лазер, используемый для облучения образца жидкой дисперсии наночастиц в кювете, видеокамеру с объективом микроскопа, расположенную параллельно дну кюветы, компьютер, управляющий отдельными узлами прибора и осуществляющий анализ зарегистрированных траекторий движения наночастиц в объеме жидкости, отличающийся тем, что дополнительно введена вторая видеокамера с объективом микроскопа, расположенная параллельно стенке кюветы таким образом, что оптические оси видеокамер пересекаются под прямым углом в точке внутри области, подсвеченной лазерным излучением внутри кюветы, для регистрации траекторий движения частиц в объеме жидкости.
В устройстве для облучения образца жидкой дисперсии наночастиц, находящегося в кювете, используется лазер, излучение которого проходит через прямоугольную кювету по нормали к одной из ее стенок. Лазерное излучение, рассеянное наночастицами образца, регистрируется при помощи двух видеокамер с объективами микроскопа, расположенных параллельно стенкам кюветы таким образом, что их оптические оси пересекаются под прямым углом в точке внутри области, подсвеченной лазерным излучением внутри кюветы. В процессе измерения регистрируются видеозаписи броуновского движения частиц в объеме, ограниченном толщиной лазерного пучка и глубиной резкости объективов при помощи двух видеокамер.
Для фокусировки видеокамер используются устройства перемещения с шаговыми двигателями. В ходе анализа полученных видеозаписей броуновского движения частиц в известном объеме измеряется концентрация частиц в образце, а также рассчитываются коэффициенты диффузии и размеры частиц.
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, где:
1 - кювета;
2 - лазер;
3, 4 - объективы микроскопа;
5, 6 - видеокамеры;
7, 8 - устройства перемещения с шаговыми двигателями;
9 - контроллер шаговых двигателей;
10 - контроллер мощности лазера;
11 - управляющий компьютер.
В термостатируемой кювете из оптического стекла 1 находится исследуемый образец жидкой дисперсии наночастиц. Для облучения образца используется диодный лазер 2, излучение которого проходит через прямоугольную кювету по нормали к ее стенке. Лазерное излучение, рассеянное наночастицами образца, с помощью объективов микроскопа 3 и 4 регистрируется сенсорами высокочувствительных видеокамер 5 и 6, расположенными параллельно стенкам кюветы таким образом, что их оптические оси пересекаются под прямым углом в точке внутри области, подсвеченной лазерным излучением внутри кюветы. Для фокусировки изображения на сенсоре видеокамеры используются устройства перемещения с шаговыми двигателями 7 и 8, управляемые при помощи контроллера шаговых двигателей 9. Мощность лазера регулируется при помощи контроллера мощности лазера 10. Управление работой отдельных узлов прибора и анализ зарегистрированных траекторий движения наночастиц в объеме жидкости осуществляется при помощи управляющего компьютера 11.
Конструктивно элементы устройства связаны между собой следующим образом. Лазер при помощи соединительного кабеля соединен с контроллером мощности лазера, который, в свою очередь, подключен к управляющему компьютеру при помощи соединительного кабеля. Объективы крепятся к устройствам перемещения при помощи креплений с винтовым соединением. Устройства перемещения при помощи соединительного кабеля соединены с контроллером шаговых двигателей, который, в свою очередь, подключен к управляющему компьютеру при помощи соединительного кабеля. Камеры соединены с управляющим компьютером при помощи кабеля передачи данных. Кювета из оптического стекла помещается в термостатируемое кюветное отделение, которое обеспечивает фиксированное положение кюветы относительно лазера и двух камер, а также возможность многократной установки и извлечения кюветы с исследуемым образцом в устройство. Лазер, кюветное отделение, устройства перемещения, видеокамеры, контроллер шаговых двигателей, контроллер мощности лазера, управляющий компьютер имеют резьбовые отверстия для крепления и крепятся к каркасу устройства при помощи креплений с винтовым соединением, обеспечивая надежную фиксацию элементов относительно друг друга. Все элементы устройства находятся внутри прочного непрозрачного корпуса, обеспечивающего светозащиту оптических элементов устройства - лазера, объективов, камер, а также защиту всех элементов устройства от механического воздействия.
Описанное устройство позволяет использовать его, например, при исследовании геометрических параметров жидких дисперсий наночастиц. Для этого исследуемый образец жидкой дисперсии наночастиц помещается в кювету и облучается при помощи лазера. Лазерное излучение, рассеянное наночастицами образца, регистрируется при помощи двух видеокамер с объективами микроскопа, расположенных параллельно стенкам кюветы таким образом, что их оптические оси пересекаются под прямым углом в точке внутри области, подсвеченной лазерным излучением внутри кюветы. Регистрируются видеозаписи броуновского движения частиц в объеме, ограниченном толщиной лазерного пучка и глубиной резкости объективов при помощи двух видеокамер. В процессе анализа зарегистрированных видеозаписей с обеих камер распознаются отдельные частицы в кадре, после чего для каждой частицы в объеме вычисляется среднеквадратичное смещение частицы в трех измерениях за определенное время, а затем коэффициент диффузии частицы, который, в свою очередь, связан с гидродинамическим радиусом частицы. Таким образом, результатом анализа является распределение частиц в образце по размерам.
В анализаторе траекторий наночастиц значительно повышается точность измерений за счет наблюдения трехмерного движения частиц, поскольку, в отличие от регистрации трехмерной диффузии частиц только в одной плоскости не теряется информация о движении частиц вдоль одной из осей. Кроме того, на результаты анализа не влияют пересекающиеся траектории частиц, что также повышает точность измерений.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ:
1. Патент США №9939363
2. Патент США №7751053 В2
3. Патент РФ №174054 – прототип.
Claims (1)
- Анализатор траекторий наночастиц в объеме жидкости, содержащий прямоугольную кювету из оптического стекла с прозрачным дном, размещенную в термостатируемом кюветном отделении, лазер, используемый для облучения образца жидкой дисперсии наночастиц в кювете, видеокамеру с объективом микроскопа, расположенную параллельно дну кюветы, компьютер, управляющий отдельными узлами прибора и осуществляющий анализ зарегистрированных траекторий движения наночастиц в объеме жидкости, отличающийся тем, что дополнительно введена вторая видеокамера с объективом микроскопа, расположенная параллельно стенке кюветы таким образом, что оптические оси видеокамер пересекаются под прямым углом в точке внутри области, подсвеченной лазерным излучением внутри кюветы, для регистрации траекторий движения частиц в объеме жидкости.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021107615U RU204569U1 (ru) | 2021-03-23 | 2021-03-23 | Анализатор траекторий наночастиц в объеме жидкости |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021107615U RU204569U1 (ru) | 2021-03-23 | 2021-03-23 | Анализатор траекторий наночастиц в объеме жидкости |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU204569U1 true RU204569U1 (ru) | 2021-05-31 |
Family
ID=76314058
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021107615U RU204569U1 (ru) | 2021-03-23 | 2021-03-23 | Анализатор траекторий наночастиц в объеме жидкости |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU204569U1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080252884A1 (en) * | 2002-04-29 | 2008-10-16 | Robert Jeffrey Geddes Carr | Optical detection and analysis of particles |
US20170059471A1 (en) * | 2014-05-19 | 2017-03-02 | Particle Metrix Gmbh | Particle tracking analysis method using scattered light (pta) and device for detecting and identifying particles of a nanometric order of magnitude in liquids of all types |
RU174054U1 (ru) * | 2016-10-24 | 2017-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью Фотокор | Инвертированный анализатор траекторий наночастиц |
US20170307509A1 (en) * | 2014-10-09 | 2017-10-26 | Ecole Supérieure De Physique Et De Chimie Industrielles De La Ville De Paris-Espci Paristech | Method and device for optically detecting nanoparticles in a fluid sample |
US10928290B2 (en) * | 2016-11-07 | 2021-02-23 | Particle Metrix Gmbh | Device and method for measuring the concentration, size and zeta potential of nanoparticles in liquids in scattered light mode and in fluorescence mode |
-
2021
- 2021-03-23 RU RU2021107615U patent/RU204569U1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080252884A1 (en) * | 2002-04-29 | 2008-10-16 | Robert Jeffrey Geddes Carr | Optical detection and analysis of particles |
US20170059471A1 (en) * | 2014-05-19 | 2017-03-02 | Particle Metrix Gmbh | Particle tracking analysis method using scattered light (pta) and device for detecting and identifying particles of a nanometric order of magnitude in liquids of all types |
US20170307509A1 (en) * | 2014-10-09 | 2017-10-26 | Ecole Supérieure De Physique Et De Chimie Industrielles De La Ville De Paris-Espci Paristech | Method and device for optically detecting nanoparticles in a fluid sample |
RU174054U1 (ru) * | 2016-10-24 | 2017-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью Фотокор | Инвертированный анализатор траекторий наночастиц |
US10928290B2 (en) * | 2016-11-07 | 2021-02-23 | Particle Metrix Gmbh | Device and method for measuring the concentration, size and zeta potential of nanoparticles in liquids in scattered light mode and in fluorescence mode |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6875973B2 (en) | Auto focus for a flow imaging system | |
KR101884108B1 (ko) | 산란광(pta)을 이용한 입자 추적 분석 방법 및 모든 유형의 액체 내에서 나노미터 크기 오더의 입자를 검출 및 식별하기 위한 장치 | |
US9013692B2 (en) | Flow cytometer apparatus for three dimensional difraction imaging and related methods | |
JP4331204B2 (ja) | 血液処理の監視および制御システム | |
De Gasperis et al. | Automated electrorotation: dielectric characterization of living cells by real-time motion estimation | |
JP2015510592A (ja) | デジタルホログラフィック顕微鏡を備えるフローサイトメータ | |
JP4517145B2 (ja) | 光散乱装置、光散乱測定法、光散乱解析装置および光散乱測定解析法 | |
EP2870499B1 (en) | Diagnostic apparatus | |
Patel et al. | Compact and low-cost instrument for digital holographic microscopy of immobilized micro-particles | |
Jacobs et al. | Diffraction imaging of spheres and melanoma cells with a microscope objective | |
RU204569U1 (ru) | Анализатор траекторий наночастиц в объеме жидкости | |
KR101563810B1 (ko) | 공통 광 경로 3차원 회절 광 현미경 및 그의 시편 변형성 측정 방법 | |
Burger et al. | Extraction of morphological features from biological models and cells by Fourier analysis of static light scatter measurements | |
US10359614B2 (en) | Diagnostic apparatus | |
CN106526154A (zh) | 一种红细胞剪切模量的测量方法及血液输氧能力测量方法 | |
US20120057019A1 (en) | Dynamic In-Situ Feature Imager Apparatus and Method | |
Nikitin et al. | Laser diffraction by the erythrocytes and deformability measurements | |
RU174054U1 (ru) | Инвертированный анализатор траекторий наночастиц | |
RU213288U1 (ru) | Оптический измеритель численной концентрации наночастиц | |
Doubrovski et al. | Optical digital registration of erythrocyte sedimentation and its modeling in the form of the collective process | |
Collins et al. | Measurement of light scattering from trapped particles | |
CN113227759A (zh) | 尺寸分布计测装置、尺寸分布计测方法、样品容器 | |
EP4293342A1 (en) | Automatic analyzer and method for optically analyzing a biological sample | |
CN209342564U (zh) | 一种纳米材料密度分布检测仪器 | |
Sokol et al. | Features of Application of the Experimental Stand for Reception of the New Measuring Information Concerning Morphological Signs of An Erythrocyte. |