RU2254372C1 - Luminescence method and device for diagnosing and/or estimating state quality of biological object - Google Patents
Luminescence method and device for diagnosing and/or estimating state quality of biological object Download PDFInfo
- Publication number
- RU2254372C1 RU2254372C1 RU2004119866/13A RU2004119866A RU2254372C1 RU 2254372 C1 RU2254372 C1 RU 2254372C1 RU 2004119866/13 A RU2004119866/13 A RU 2004119866/13A RU 2004119866 A RU2004119866 A RU 2004119866A RU 2254372 C1 RU2254372 C1 RU 2254372C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- biological object
- radiation
- luminescence
- output
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к биотехнологии, а более конкретно к оценке состояния биологических объектов с помощью оптико-электронных средств. Предлагаемое изобретение может быть использовано для экспрессного исследования спектров флюоресценции аэробных и анаэробных бактерий, а также при оптической диагностике процессов микробной природы в промышленности, медицине, пищевых технологиях.The invention relates to biotechnology, and more particularly to assessing the state of biological objects using optoelectronic devices. The present invention can be used for rapid study of the fluorescence spectra of aerobic and anaerobic bacteria, as well as in the optical diagnosis of microbial processes in industry, medicine, food technology.
Как следует из предшествующего уровня техники, начиная с середины восьмидесятых годов прошлого века наблюдается все возрастающий интерес специалистов к использованию при оценке качественного состояния или диагностике состояния биологических объектов спектральных зависимостей их оптических и в особенности люминесцентных параметров.As follows from the prior art, starting from the mid-eighties of the last century, there is an increasing interest of specialists in the use of spectral dependences of their optical and, in particular, luminescent parameters in assessing the quality state or diagnosing the state of biological objects.
Так, известен способ люминесцентного определения состояния биологического объекта, согласно которому воздействуют на биологический объект монохроматическим оптическим излучением, возбуждающим люминесценцию выбранного его тканевого флюорофора, выделяют из излучения люминесценции биологического объекта две спектральные компоненты, измеряют их интенсивность, а о состоянии биологического объекта судят по величине отношения измерительных интенсивностей спектральных компонент излучения люминесценции (см. патент US-A-N 5131398, 1992).Thus, a method is known for the luminescent determination of the state of a biological object, according to which a biological object is exposed to monochromatic optical radiation that excites the luminescence of its selected tissue fluorophore, two spectral components are extracted from the luminescence radiation of the biological object, their intensity is measured, and the state of the biological object is judged by the ratio measuring intensities of the spectral components of luminescence radiation (see patent US-AN 5131398, 1992).
Там же описано устройство для осуществления способа люминесцентного определения состояния биологического объекта, которое содержит монохроматический источник света (предпочтительно модулированного) с длиной волны 300 нм, эндоскоп с окуляром и с входным и выходным волоконно-оптическими жгутами, два фотопреобразователя с оптическими фильтрами соответственно на длину волны 340 и 440 нм, а также измеритель отношения электрических сигналов, блок регистрации и компьютер. Вход входного волоконно-оптического жгута соединен с выходом монохроматического источника света, выход выходного волоконно-оптического жгута выполнен разветвленным на два канала, каждый из которых оптически сопряжен с соответствующим фотопреобразователем. Выходы фотопреобразователей соединены с соответствующим входом измерителя отношения электрических сигналов, первый выход которого соединен с входом блока регистрации, а второй выход - с входом компьютера.It also describes a device for implementing a method for luminescent determination of the state of a biological object, which contains a monochromatic light source (preferably modulated) with a wavelength of 300 nm, an endoscope with an eyepiece and with input and output fiber optic bundles, two photoconverters with optical filters, respectively, at a wavelength 340 and 440 nm, as well as an electric signal ratio meter, a recording unit and a computer. The input of the input fiber optic bundle is connected to the output of a monochromatic light source, the output of the output fiber optic bundle is branched into two channels, each of which is optically coupled to a corresponding photoconverter. The outputs of the photoconverters are connected to the corresponding input of the meter for the ratio of electrical signals, the first output of which is connected to the input of the registration unit, and the second output is connected to the input of the computer.
Описанный выше способ люминесцентного определения состояния биологического объекта, а также устройство для его осуществления позволяют получить информацию об одном тканевом флюорофоре исследуемого объекта.The above-described method for luminescent determination of the state of a biological object, as well as a device for its implementation, allows to obtain information about one tissue fluorophore of the studied object.
Недостаток же описанного выше технического решения заключается в том, что его использование не позволяет, вследствие ограниченной информативности, производить достоверную оценку состояния исследуемого биологического объекта, характеризующегося, как правило, наличием не одного, а нескольких тканевых флюорофоров.The disadvantage of the technical solution described above is that its use does not allow, due to limited information content, a reliable assessment of the state of the biological object under study, characterized, as a rule, by the presence of not one, but several tissue fluorophores.
Известен также способ люминесцентного определения состояния биологического объекта, взятый в качестве ближайшего аналога и включающий циклически повторяющееся воздействие на исследуемый биологический объект монохроматическим оптическим излучением последовательно на длинах волн, возбуждающих люминесценцию соответствующих тканевых флюорофоров биологического объекта, при этом из излучения люминесценции, обусловленного воздействием на биологический объект монохроматического излучения на каждой из выбранной выше длине волны, выделяют соответствующие спектральные компоненты, преобразуют распределение по контролируемому участку биологического объекта интенсивности каждой спектральной компоненты люминесценции в электрический сигнал, а оценку состояния каждого участка поверхности биологического объекта осуществляют после визуализации распределения интенсивности люминесценции (см. патент US-A-N 5413108, 1995). В этом же патенте описано устройство для осуществления способа люминесцентного определения состояния биологического объекта, содержащее комбинированный источник света (в качестве которого может быть использована либо лампа со светофильтром, либо два или больше лазеров), первый блок сменных светофильтров, эндоскоп с тремя вводами, второй блок сменных фильтров, фотоэлектрический усилитель изображения и твердотельный формирователь видеосигнала, подключенный своим выходом к процессорному блоку, снабженному средствами визуализации. При этом источник света посредством первой оптико-волоконной линии связан с входом первого блока сменных фильтров, выход которого посредством второй оптико-волоконной линии связан с первым вводом эндоскопа, второй ввод которого посредством третьей оптико-волоконной линии связан с входом фотоэлектрического усилителя изображения, оптически сопряженный своим выходом с входом твердотельным формирователям видеосигнала.There is also a known method for luminescent determination of the state of a biological object, taken as the closest analogue and including cyclically repeated exposure of the biological object under study by monochromatic optical radiation sequentially at wavelengths that excite the luminescence of the corresponding tissue fluorophores of the biological object, from the luminescence radiation due to the effect on the biological object monochromatic radiation at each of the above wavelength selected add the corresponding spectral components, convert the distribution over the controlled area of the biological object of the intensity of each spectral component of the luminescence into an electrical signal, and assess the state of each surface section of the biological object after visualizing the distribution of the luminescence intensity (see US-A-N 5413108, 1995). The same patent describes a device for implementing a method for luminescent determination of the state of a biological object, containing a combined light source (which can be used either as a lamp with a filter, or two or more lasers), the first block of interchangeable filters, an endoscope with three inputs, the second block replaceable filters, a photoelectric image intensifier and a solid-state video signal shaper connected by its output to a processor unit equipped with visualization tools. In this case, the light source through the first fiber-optic line is connected to the input of the first block of replaceable filters, the output of which through the second fiber-optic line is connected to the first input of the endoscope, the second input of which is connected via the third fiber-optic line to the input of the photoelectric image intensifier, optically its output with input to solid-state video signal conditioners.
Недостаток описанного выше технического решения, взятого в качестве прототипа, заключается в том, что оно не обеспечивает получения результатов измерений спектров люминесценции, необходимых для достоверной оценки состояния исследуемого биологического объекта. Дело в том, что даже при правильном выборе длины волны оптического излучения, возбуждающего люминесценцию конкретного исследуемого тканевого флюорофора, существенное влияние на амплитудно-спектральную характеристику его люминесцентного излучения будут оказывать не только артефакты (происходящие в такт с измерениями, например, пульсации самой ткани под действием кровотока и/или ее температуры, а также соответствующее им изменение уровня оксигенации в исследуемой области), но и состояния нативного образца и/или общесоматическое состояние исследуемого объекта.The disadvantage of the technical solution described above, taken as a prototype, is that it does not provide the results of measurements of the luminescence spectra necessary for a reliable assessment of the state of the studied biological object. The fact is that even with the right choice of the wavelength of optical radiation that excites the luminescence of a particular tissue fluorophore under study, not only artifacts will have a significant effect on the amplitude-spectral characteristics of its luminescent radiation (taking place in time with measurements, for example, pulsations of the tissue itself under the action of blood flow and / or its temperature, as well as the corresponding change in the level of oxygenation in the study area), but also the state of the native sample and / or somatic condition of the object under study.
Настоящее изобретение направлено на обеспечение повышения достоверности качественной оценки состояния биологического объекта (путем исключения влияния артефактов и/или общесоматического состояния биологического объекта на результаты измерений амплитудно-спектральных характеристик тканевых флюорофоров).The present invention is aimed at improving the reliability of a qualitative assessment of the state of a biological object (by eliminating the influence of artifacts and / or the somatic state of the biological object on the results of measurements of the amplitude-spectral characteristics of tissue fluorophores).
Поставленная задача (с точки зрения способа как объекта изобретения) решена тем, что в способе люминесцентной диагностики и/или качественной оценки состояния биологического объекта, согласно которому воздействуют на исследуемый участок биологического объекта оптическим излучением последовательно в спектральных интервалах, соответствующих возбуждению люминесценции различных содержащихся в объекте флюорофоров биологического объекта, при этом из излучения люминесценции, обусловленного воздействием на исследуемый участок биологического объекта оптического излучения, соответствующего каждому из упомянутых выше спектральных интервалов, выделяют соответствующие спектральные компоненты и измеряют их интенсивность, согласно изобретению осуществляют непрерывный контроль соответствующей фазы нативного состояния и/или пульсации биологического объекта и измеряют люминесцентные характеристики его интактного участка путем воздействия на этот участок биологического объекта оптическим излучением последовательно в тех же спектральных интервалах, что и при воздействии на его контролируемый участок, затем из излучения люминесценции, обусловленной воздействием на интактный участок биологического объекта оптического излучения, соответствующего каждому из упомянутых выше спектральных интервалов, выделяют те же спектральные компоненты, которые выделяют из соответствующих излучений люминесценции исследуемого участка биологического объекта, при этом интенсивность выделенных спектральных компонент люминесцентных излучений обоих участков биологического объекта измеряют синхронно с соответствующей фазой нативного состояния и/или пульсационной волны в области соответствующего участка биологического объекта, и о качественных изменениях люминесцентных параметров исследуемого участка биологического объекта судят по отношению измеренных на обоих участках, т.е. исследуемом и интактном, интенсивностей одинаковых спектральных компонент люминесцентных излучений, соответствующих одному и тому же спектральному интервалу оптического излучения, используемого для возбуждения излучения люминесценции.The problem (from the point of view of the method as an object of the invention) is solved by the fact that in the method of luminescent diagnostics and / or a qualitative assessment of the state of a biological object, according to which the studied section of a biological object is affected by optical radiation in series in spectral intervals corresponding to the excitation of luminescence of various contained in the object fluorophores of a biological object, while from the radiation of luminescence due to the impact on the studied area biologically According to the invention, the corresponding phase of the native state and / or pulsation of a biological object is continuously monitored and the luminescent characteristics of its intact region are measured by acting on this biological region of the optical object corresponding to each of the above spectral ranges. optical radiation sequentially in the same spectral intervals as when exposed and on its controlled area, then from the luminescence radiation due to exposure to the intact section of the biological object of optical radiation corresponding to each of the above spectral ranges, the same spectral components are isolated that are extracted from the corresponding luminescence emissions of the studied section of the biological object, while the intensity of the the spectral components of the luminescent radiation of both sections of the biological object are measured synchronously with the corresponding th phase native state and / or the pulse wave in the corresponding region of a biological object and qualitative changes of luminescent parameters of the biological object investigated area judged relative measured at both sites, i.e. the studied and intact intensities of the same spectral components of the luminescent radiation corresponding to the same spectral range of the optical radiation used to excite the luminescence radiation.
Качественная оценка состояния биологического объекта заключается в сравнении амплитудно-спектральных характеристик, мощности флюоресценции, нормированной мощности флюоресценции, амплитуды максимума флюоресцеции, ее полуширины и других спектральных показателей, нативного и исследуемого объекта в реальном времени на принципе обратной связи.A qualitative assessment of the state of a biological object consists in comparing the amplitude-spectral characteristics, fluorescence power, normalized fluorescence power, amplitude of fluorescence maximum, its half-width and other spectral parameters, the native and the studied object in real time using the feedback principle.
Кроме того, поставленная задача решена тем, что измерение люминесцентных характеристик контролируемого участка и клинически интактного участка биологического объекта осуществляют в циклической последовательности - измеряют люминесцентные характеристики контролируемого участка и интактиого участка биологического объекта последовательно синхронно с различными фазами нативного состояния и/или пульсационной волны с последующим усреднением интенсивностей одних и тех же спектральных компонент излучения люминесценции, измеренными синхронно с различными фазами нативного состояния биологического объекта и/или пульсационной волны.In addition, the task is solved in that the luminescent characteristics of the controlled area and the clinically intact section of the biological object are measured in a cyclic sequence — the luminescent characteristics of the controlled area and the intact section of the biological object are measured sequentially synchronously with various phases of the native state and / or pulsation wave, followed by averaging intensities of the same spectral components of luminescence radiation, measured with nhronno with different phases of the native state of the biological object and / or the pulse wave.
Поставленная задача, с точки зрения устройства как объекта изобретения, решена тем, что устройство для люминесцентной диагностики и/или качественной оценки состояния биологического объекта, содержащее комбинированный источник света, первую передающую оптико-волоконную линию, приемную оптико-волоконную линию, оптико-электронный спектроанализатор, подключенный своим входом к выходу приемной оптико-волоконной линии, а своим выходом - к первому входу процессорного блока, согласно изобретению дополнительно содержит оптический коммутатор с N оптическими входами и с двумя оптическими выходами, а также вторую передающую оптико-волоконную линию и формирователь сигнала пульсовой волны, комбинированный источник света выполнен с N выходами, которые соответствуют оптическим излучениям различного спектрального состава, при этом каждый выход комбинированного источника света посредством соответствующего волоконного световода соединен с соответствующим оптическим входом оптического коммутатора, первая и вторая передающие оптико-волоконные линии подключены соответственно к первому и второму оптическим выходам оптического коммутатора, который включает прямоугольную призму с отражающими покрытиями на одинаковых катетных гранях, призму ромб с углами 45 и 135° между смежными гранями и с отражающими покрытиями на двух расположенных напротив друг друга гранях, при этом грани призм с отражающими покрытиями выполнены одинаковыми, а одна из катетных граней прямоугольной призмы расположена вплотную с одной из граней с отражающим покрытием призмы ромб, призмы установлены с возможностью поворота посредством привода вокруг оси, проходящей через точку пересечения диагоналей расположенных вплотную друг к другу граней призм и перпендикулярной гипотенузой грани прямоугольной призмы, оптические входы оптического коммутатора размещены под одинаковым углом π/N друг относительно друга по окружности с центром, лежащим на оси поворота призм, и с радиусом, равным расстоянию между осями входного и выходного световых пучков, которое у обеих призм одинаково, оптические выходы оптического коммутатора расположены соосно оси вращения призм, напротив друг друга и по обе стороны относительно плоскости поворота призм, вход привода призм являются управляющим входом оптического коммутатора, который включает также датчик углового положения призм, выход которого является электрическим выходом оптического коммутатора, приемная оптико-волоконная линия выполнена двухканальной, формирователь сигнала пульсовой волны также двухканальным, при этом его первый и второй выходы подключены соответственно ко второму и третьему входам процессорных блока, четвертый вход которого соединен с электрическим выходом оптического коммутатора, управляющий вход которого подключен к первому выходу процессорного блока.The problem, from the point of view of the device as an object of the invention, is solved in that a device for luminescent diagnostics and / or a qualitative assessment of the state of a biological object, containing a combined light source, a first transmitting optical fiber line, a receiving optical fiber line, an optical-electronic spectrum analyzer connected by its input to the output of the receiving fiber optic line, and by its output to the first input of the processor unit, according to the invention further comprises an optical switch with N optical inputs and with two optical outputs, as well as a second transmitting optical fiber line and a pulse wave signal generator, a combined light source is made with N outputs that correspond to optical radiation of different spectral composition, with each output of a combined light source by means of a corresponding fiber the optical fiber is connected to the corresponding optical input of the optical switch, the first and second transmitting optical fiber lines are connected respectively to the first and second optical outputs of the optical switch, which includes a rectangular prism with reflective coatings on the same leg faces, a diamond prism with angles of 45 and 135 ° between adjacent faces and with reflective coatings on two faces opposite each other, while the faces of the prisms with reflective coatings made the same, and one of the leg faces of the rectangular prism is located close to one of the faces with a reflective coating of the prism of the rhombus, the prisms are mounted for rotation by means of a drive the area of the axis passing through the intersection point of the diagonals of the faces of the prisms adjacent to each other and the perpendicular hypotenuse of the face of a rectangular prism, the optical inputs of the optical switch are placed at the same angle π / N relative to each other around a circle with a center lying on the axis of rotation of the prisms and with a radius equal to the distance between the axes of the input and output light beams, which is the same for both prisms, the optical outputs of the optical switch are aligned with the axis of rotation of the prisms, opposite each other and on both sides relative to the plane of rotation of the prisms, the input of the prism drive is the control input of the optical switch, which also includes a prism angular position sensor, the output of which is the electrical output of the optical switch, the receiving fiber-optic line is made two-channel, the pulse wave signal generator is also two-channel, while its first and second outputs are connected respectively to the second and third inputs of the processor unit, the fourth input of which is connected to the electrical output m of optical switch, the control input of which is connected to the first output of the processor unit.
Под биологическим объектом в данном изобретении подразумеваются объекты, получаемые как каким-либо биотехнологическим путем (например, продукты питания, получаемые с помощью или на основе микроорганизмов), культуры клеток ткани, микробные культуры, растения, разнообразные экологические объекты и объекты биосферы, так и биологические ткани человека и животных.A biological object in this invention refers to objects obtained in any biotechnological way (for example, food obtained using or based on microorganisms), tissue cell cultures, microbial cultures, plants, various environmental and biosphere objects, and biological human and animal tissues.
Преимущество предложенного способа люминесцентной диагностики и/или качественной оценки состояния биологического объекта перед известным (взятым в качестве прототипа) заключается в том, что проведение аналогичных измерений люминесцентных параметров исследуемого и интактного участков одного и того же биологического объекта позволяет повысить точность измерений люминесцентных параметров исследуемого участка за счет исключения влияния на результаты измерений не только артефактов (например, плотности биологического объекта, его температуры, пульсации тканей под действием тока биологических жидкостей, а также других процессов, которые происходят в такт с изменениями специфических и неспецифических биоритмов в области контролируемого участка), но и общего состояния биологического объекта. В результате повышается достоверность диагностики, особенно при исследовании динамики патологических процессов в биологическом объекте.The advantage of the proposed method for luminescent diagnostics and / or a qualitative assessment of the state of a biological object over a known one (taken as a prototype) is that carrying out similar measurements of the luminescent parameters of the studied and intact sections of the same biological object can improve the accuracy of measurements of the luminescent parameters of the studied area for by eliminating the influence on the measurement results of not only artifacts (for example, the density of a biological object, its temperature, pulsation of tissues under the action of a flow of biological fluids, as well as other processes that occur in time with changes in specific and non-specific biorhythms in the area of the controlled area), but also the general condition of the biological object. As a result, the reliability of diagnosis increases, especially when studying the dynamics of pathological processes in a biological object.
Преимуществом устройства для осуществления предложенного способа является то, что расширение его функциональных возможностей не привело к его усложнению за счет использования оптического коммутатора, обеспечивающее многопозиционное переключение нескольких источников оптического излучения различного спектрального состава последовательно на два выхода и имеющего простую, не требующую больших затрат при изготовлении конструкцию.The advantage of the device for implementing the proposed method is that the expansion of its functionality did not lead to its complexity due to the use of an optical switch, providing multi-position switching of several sources of optical radiation of different spectral composition sequentially to two outputs and having a simple, low-cost construction design .
В дальнейшем изобретение поясняется конкретными примерами, которые, однако, не являются единственно возможньми, но наглядно демонстрируют возможность достижения ожидаемого технического результата с помощью указанной выше совокупности существенных признаков. Действительно, на основе принципиально нового технического решения, сформулированного в начале раздела, посвященного характеристике сущности изобретения, могут быть созданы устройства на основе комбинации других узлов, элементов и т.п.The invention is further illustrated by specific examples, which, however, are not the only possible, but clearly demonstrate the ability to achieve the expected technical result using the above set of essential features. Indeed, on the basis of a fundamentally new technical solution formulated at the beginning of the section on the characterization of the invention, devices can be created based on a combination of other nodes, elements, etc.
На фиг.1 схематично изображено устройство для люминесцентной диагностики и/или качественной оценки состояния биологического объекта; на фиг.2 - положение прямоугольной призмы и призмы ромб на втором этапе измерений (вид со стороны втулки); на фиг.3 - оптический коммутатор в положении, соответствующем N+1 этапу измерений (увеличено).Figure 1 schematically shows a device for luminescent diagnostics and / or qualitative assessment of the state of a biological object; figure 2 - the position of the rectangular prism and the prism of the rhombus at the second stage of measurement (view from the side of the sleeve); figure 3 - optical switch in the position corresponding to the N + 1 measurement stage (increased).
Устройство для люминесцентной диагностики биологического объекта (фиг.1) содержит комбинированный источник света с N выходами 2.1., 2.2.,...,2N, которые соответствуют различным спектральным интервалам оптического излучения, оптический коммутатор 3 с N оптическими входами 4.1,4.2,...,4.N, двумя оптическими выходами 5.1 и 5.2, а также с электрическим управляющим входом 6.1 и электрическим выходом 6.2, при этом оптические входы 4.1.-4.N и выходы 5.1 и 5.2 выполнены в виде соответствующих коллиматоров (градиентных стержневых линз). Кроме того, устройство содержит оптико-электронный спектроанализатор 7, процессорный блок 8 и формирователь 9 сигнала пульсовой волны.A device for luminescent diagnostics of a biological object (Fig. 1) contains a combined light source with N outputs 2.1., 2.2., ..., 2N, which correspond to different spectral ranges of optical radiation, an
Выходы 2.1-2.N комбинированного источника 1 света посредством соответствующих волоконных световодов 10.1-10.N соединены с соответствующими входами 4.1-4.N оптического коммутатора 3. Первый оптический выход 5.1 оптического коммутатора 3 соединен с первой передающей оптико-волоконной линией 11, а второй его оптический выход 5.2 - со второй передающей оптико-волоконной линией 12. Выходной конец двухканальной приемной оптико-волоконной линии 13 соединен с входом оптико-электронного спектроанализатора 7, многоканальный выход которого соединен с многоканальным (первым) входом процессорного блока 8. Второй и третий входы процессорного блока 8 соединены соответственно с первым и вторым выходами формирователя 9 сигнала пульсовой волны. Четвертый вход процессорного блока 8 соединен с выходом 6.2 оптического коммутатора 3, а первый выход процессорного блока 8 соединен с управляющим входом 6.1 оптического коммутатора 3.The outputs 2.1-2.N of the combined
Комбинированный источник 1 света выполнен с возможностью формирования на его выходах 2.1-2.N оптического излучения в спектральных интервалах, соответствующих возбуждению люминесценции всех подлежащих исследованию тканевых флюорофоров. В предпочтительном варианте осуществления изобретения (для исследования основных тканевых флюорофоров, а именно: триптофана, коллагена, эластина, порфиринов, флавинов, НАД и НАД-Н) комбинированный источник 1 света содержит ксеноновую или дейтериевую лампу с комбинированным оптическим фильтром, пропускающим оптическое излучение в спектральном интервале 200-240 или 265-3ОО нм. Здесь необходимо отметить, что комбинированные интерференционно-абсорбционные оптические фильтры представляют собой комбинацию из узкополосного интерференционного фильтра и по крайней мере двух абсорбционных фильтров, устраняющих соответственно коротковолновые и длинноволновые побочные полосы пропускания узкополосного интерференционного фильтра (см., например, Н.А.Борисович и др. Инфракрасные фильтры. Минск: Наука и техника, 1971, с.210-212). Оптическое излучение в спектральном интервале 200-240 нм с помощью соответствующей фокусирующей системы направляется на первый выход 2.1.The combined
Комбинированный источник 1 света содержит также галогенную лампу с излучением в диапазоне от 400 до 900 нм (или светодиод с излучением в диапазоне 470-490 нм, снабженную комбинированным интерференционно-абсорбционным оптическим фильтром, пропускающим оптическое излучение в спектральном интервале 470-490 нм, которое с помощью соответствующей фокусирующей системы направляется на соответствующий выход комбинированного источника света 1. Кроме того, комбинированный источник 1 света содержит, во-первых, лазер или светодиод, излучающий в диапозоне 500-514 нм, с соответствующим комбинированным интерференционно-абсорбционным оптическим фильтром, при этом излучение, прошедшее оптический фильтр с помощью соответствующей фокусирующей системы, направляется на другой выход, а во-вторых, лазер с длиной волны излучения 632.8 нм и соответствующим комбинированным интерференционно-абсорбционным оптическим фильтром (для подавления излучения паразитных мод лазера).The combined
Оптический коммутатор 3 содержит прямоугольную призму 14 (полную или усеченную со стороны прямого угла, как показано на чертежах, с отражающими покрытиями на катетных гранях (фиг.1-3) и призму 15 ромб (с углами 45 и 135° между соответствующими смежными гранями) с отражающими покрытиями на двух расположенных напротив друг друга гранях, при этом расстояние между осями входного и выходного световых пучков у обеих призм одинаково.The
Грани с отражающими покрытиями призм 14 и 15 выполнены одинаковыми, при этом одна из катетных граней призмы 14 расположена вплотную с одной из граней с отражающим покрытием призмы 15. Призмы 14 и 15 жестко закреплены на втулке 16, установленной в подшипниках 17 с возможностью вращения вокруг оси 18 и связанной с шаговым приводом 19, управляющий вход которого является электрическим управляющим входом 6.1 оптического коммутатора 3. Ось 18 проходит через точку пересечения диагоналей расположенных вплотную друг к другу граней призм 14 и 15 и перпендикулярна гипотенузой грани призмы 14.The faces with the reflective coatings of the
Торцы волоконных световодов 10.1-10.N состыкованы с соответствующими торцами соответствующих коллиматоров 4.1-4.N, оси которых параллельны оси 18. Коллиматоры 4.1-4.N установлены по окружности с центром на оси 18 и с радиусом R, равным расстоянию между осями входного и выходного световых пучков призм 14 и 15, и под одинаковым углом относительно друг друга, равным N.The ends of the optical fibers 10.1-10.N are aligned with the corresponding ends of the corresponding collimators 4.1-4.N, the axes of which are parallel to the
Коллиматоры 5.1 и 5.2 расположены соосно оси 18 напротив друг друга одноименными торцами и по обе стороны относительно плоскости вращения призм 14 и 15. При этом торец первой передающей оптико-волоконной линии 11 состыкован с соответствующим торцом коллиматора 5.1, а торец второй передающей оптико-волоконной линии 12 состыкован с соответствующим торцом коллиматора 5.2.The collimators 5.1 and 5.2 are located coaxially to the
Оптический коммутатор 3 снабжен также датчиком 20 углового положения призм 14 и 15, например оптоэлектронного в виде N оптоэлектронных пар 21, светоизлучающие и фотоприемные элементы которых оптически сопряженны между собой через обращенные в противоположные стороны грани призм 14 и 15, на которые в этом случае нанесены двухсторонние отражающие покрытия.The
Выходы фотоприемных элементов оптоэлектронных пар 21 подключены к соответствующим входам формирователя 22 кодового цифрового сигнала, выход которого является электрическим выходом 6.2 оптического коммутатора.The outputs of the photodetector elements of the
В предпочтительном варианте осуществления изобретения концы оптических волокон 13.1 первого канала приемной оптико-волоконной линии 13 объединены с концами оптических волокон первой передающей оптико-волоконной линии 11 в общий жгут. Аналогично концы оптических волокон 13.2 второго канала приемной оптико-волоконной линии 13 объединены с концами оптических волокон второй передающей оптико-волоконной линии 12 в соответствующий общий жгут (фиг.1)In a preferred embodiment of the invention, the ends of the optical fibers 13.1 of the first channel of the receiving
Оптико-электронный спектороанализатор 7 выполнен с возможностью выделения спектральных компонент излучения люминесценции, соответствующего каждому исследуемому тканевому флюорофору, и формирования электрического сигнала, соответствующего каждой выделенной спектральной компоненте. В предпочтительном варианте осуществления изобретения оптикоэлектронный спектроанализатор 7 выполнен М-канальным.The
Каждый канал (23.1-23.М) включает последовательно расположенные вдоль соответствующей оптической оси коллимирующий оптический элемент (24.1-24.М), комбинированный интерференционно-абсорбционный оптический фильтр (25.1-25.М, пропускающий излучение, соответствующее одной спектральной компоненте, фокусирующий оптический элемент (26.1-26.М), фотопреобразователь (27.1-27.М), подключенный своим выходом ко входу электронного усилителя (28.1-28.М). Выходы электронных усилителей (28.1-28.М) являются многоканальным выходом оптико-электронного спектроанализатора 7. В принципе оптико-электронный спектроанализатор 7 может быть выполнен и по одноканальной схеме, аналогичной описанной в прототипе, с использованием М сменных комбинированных интерференционно-абсорбционных оптических фильтров, равномерно по окружности закрепленных на диске, который установлен с возможностью вращения вокруг своей оси. Однако в этом случае увеличивается не только время измерений, но и усложняется схема устройства за счет введения дополнительного датчика углового положения сменных оптических фильтров и соответствующего драйвера.Each channel (23.1-23.M) includes a collimating optical element (24.1-24.M) sequentially located along the corresponding optical axis, a combined interference-absorption optical filter (25.1-25.M, transmitting radiation corresponding to one spectral component, focusing optical element (26.1-26.M), a photoconverter (27.1-27.M), connected by its output to the input of an electronic amplifier (28.1-28.M). The outputs of electronic amplifiers (28.1-28.M) are a multi-channel output of an optical-
В качестве процессорного блока 8 используется системный блок персонального компьютера, к интерфейсу которого могут быть подключены клавиатура (для ручного запуска необходимых программ), монитор и/или принтер (для регистрации результатов измерений), а также модем.As the
Формирователь 9 сигнала пульсовой волны в предпочтительном варианте осуществления изобретения выполнен в виде двух оптоэлектронных датчиков насыщенности крови кислородом (см., например, Окоси Т. и др. Волоконно-оптические датчики. Л.: Энергоатомиздат, 1991, с.154). Каждый оптоэлектронный датчик насыщенности крови кислородом снабжен соответствующим оптико-волоконным жгутом 29.1 и 29.2, концы которых (в предпочтительном варианте) объединены соответственно с концами первого канала приемной оптико-волоконной линии 13 и первой передающей оптико-волоконной линии 11, а также с концами второго канала приемной оптико-волоконной линии 13 и второй передающей оптико-волоконной линии 12, в соответствующие общие оптико-волоконные жгуты. В качестве формирователя 9 сигнала, например, пульсовой волны могут быть использованы также и другие известные датчики, например датчики, принцип действия которых основан на измерении давления.The pulse
На фиг.1 (исследуемый участок биологического объекта обозначен позицией 30, а клинически интактный участок того же объекта - позицией 30.1. Ход оптических лучей показан линиями со стрелками.In Fig.1 (the studied area of the biological object is indicated by 30, and the clinically intact section of the same object is indicated by 30.1. The course of the optical rays is shown by lines with arrows.
Способ люминесцентной диагностики и/или качественной оценки состояния биологического объекта осуществляется следующим образом. В зависимости от конкретных особенностей диагностируемого биологического объекта определяют подлежащие исследованию (см. таблицу 1) флюорофоры. Затем на основании известных люминесцентных свойств каждого тканевого флюорофора определяют спектральные интервалы, соответствующие возбуждению люминесценции каждого из подлежащих исследованию флюорофоров, при этом желательно, чтобы каждый выбранный спектральный интервал оптического излучения обеспечивал возбуждение люминесценции только одного тканевого флюорофора. Так, для триптофанов - это спектральный интервал от 250 до 295 нм, для порфиринов 500-700 нм. Далее, опять на основании известных люминесцентных свойств каждого тканевого флюорофора, определяют спектральные компоненты излучения люминесценции, позволяющие идентифицировать каждый флюорофор при воздействии на него оптического излучения определенного спектрального состава. Так, для коллагена - это 320-335 нм, эластина (при возбуждении в нем люминесценции в спектральном интервале 385-390 нм) - это от 340 до 395 нм и т. д.The method of luminescent diagnosis and / or qualitative assessment of the state of a biological object is as follows. Depending on the specific features of the diagnosed biological object, fluorophores to be studied are determined (see table 1). Then, based on the known luminescent properties of each tissue fluorophore, the spectral ranges corresponding to the excitation of the luminescence of each of the fluorophores to be studied are determined, while it is desirable that each selected spectral interval of optical radiation provides luminescence excitation of only one tissue fluorophore. So, for tryptophanes, this is the spectral range from 250 to 295 nm, for porphyrins 500-700 nm. Further, again, based on the known luminescent properties of each tissue fluorophore, the spectral components of the luminescence radiation are determined, which make it possible to identify each fluorophore when exposed to optical radiation of a certain spectral composition. So, for collagen, this is 320-335 nm, elastin (when excited in it luminescence in the spectral range 385-390 nm) is from 340 to 395 nm, etc.
После установки выбранных (как описано выше) оптических фильтров (предпочтительно комбинированных интерференционно-абсорбционных) в оптический канал, соответствующий каждому выходу 2.1-2.N комбинированного источника 1 света, а также в каждый канал 23.1-23.М оптико-электронного спектроанализатора 7 производят установку требуемого уровня мощности оптического излучения на каждом из выходов 2.1-2.N комбинированного источника 1 света, величину которого в процессе измерений поддерживают постоянной. После этого осуществляют воздействие на исследуемый участок биологического объекта оптическим излучением последовательно в выделенных спектральных интервалах, соответствующих люминесценции различных тканевых флюорофоров. Для этого на первом этапе измерений призмы 14 и 15 оптического коммутатора 3 устанавливают таким образом (фиг.1), чтобы оптическое излучение с выхода 2.1 комбинированного источника 1 света распространялось сначала по волоконному световоду 10.1 и коллиматору 4.1, затем, дважды отразившись от катетных граней прямоугольной призмы 14, перешло в коллиматор 5.1, а далее по первой передающей оптико-волоконной линии 11 поступило на исследуемый участок 30 биологического объекта. Информация о положении призм 14 и 15, а следовательно, о спектральном интервале оптического излучения, воздействующего на исследуемый участок 30, с выхода 6.2 поступает на четвертый вход процессорного блока 8. В результате воздействия оптического излучения (поступающего с выхода 2.1 комбинированного источника 1 света) на исследуемый участок 30 возбуждается люминесценция соответствующего тканевого флюорофора. Излучение люминесценции по оптическим волокнам 13.1 первого канала приемной оптико-волоконной линии 13 подает на вход оптико-электронного спектроанализатора 7, в котором осуществляется сначала выделение из излучения люминесценции спектральных компонент (в соответствии со спектральными областями пропускания комбинированных интерференционно-абсорбционных оптических фильтров 25.1-25М), а затем (с помощью фотопреобразователей 27.1-27.М и электронных усилителей 28.1-28.М) формирование электрических сигналов, соответствующих интенсивности каждой выделенной спектральной компоненты. Сигналы, соответствующие интенсивности каждой выделенной спектральной компоненты люминесцентного излучения, с многоканального выхода оптико-электронного спектроанализатора 7 поступают на первый вход процессорного блока 8. В течение всего процесса измерений на второй вход процессорного блока 8 поступает сигнал с первого выхода формирователя 9 сигнала пульсовой волны, при этом в процессорном блоке 8 осуществляется непрерывный контроль соответствующей фазы (например, максимума или минимума) пульсовой волны в зоне контролируемого участка 30. В момент появления заранее выбранной фазы пульсовой волны осуществляют запись в устройство памяти процессорного блока 8 сигналов с выходов только тех каналов (23.1-23.N) оптико-электронного спектроанализатора 7, комбинированные интерференционно-абсорбционные оптические фильтры которых обеспечивают выделение спектральных компонент, соответствующих только исследуемому на данном этапе измерений тканевому флюорофору. На этом первый этап измерений заканчивается и по сигналу, поступающему с первого выхода процессорного блока 8 на управляющий вход 6.1 оптического коммутатора 3, с помощью шагового привода 19 осуществляют поворот втулки 16, а следовательно, и закрепленных на ней призм 14 и 15 на угол π/N (фиг.2). В результате оптическое излучение с выхода 2.2 комбинированного источника 1 света, распространяясь сначала по волоконному световоду 10.2 и коллиматору 4.2, затем, дважды отразившись от катетных граней прямоугольной призмы 14, переходит в коллиматор 5.1, а далее по первой передающей оптико-волоконной линии 11 поступает на исследуемый участок 30 биологического объекта. Информация о новом положении призм 14 и 15, а следовательно, о спектральном интервале оптического излучения, воздействующего в этот момент на исследуемый участок 30 биологического объекта, с выхода 6.2 оптического коммутатора 3 поступает на четвертый вход процессорного блока 8. В результате воздействия на исследуемый 30 участок оптического излучения в другом спектральном интервале (с выхода 2.2 комбинированного источника 3 света) происходит возбуждение излучения люминесценции другого тканевого флюорофора. Излучение люминесценции на этом этапе измерений (так же, как и на первом этапе измерений) по оптическим волокнам 13.1 первого канала приемной оптико-волоконной линии 13 подает на вход оптико-электронного спектроанализатора 7, в котором осуществляются преобразования излучения люминесценции, аналогичные тем, которые осуществлялись (как описано выше) на первом этапе измерений. Аналогично осуществляют последующие этапы измерений люминесцентных параметров других тканевых флюорофоров на исследуемом участке 30.After installing the selected (as described above) optical filters (preferably combined interference-absorption) in the optical channel corresponding to each output 2.1-2.N of the combined
По завершении N-го этапа измерений, проводимого на исследуемом участке 30 биологического объекта, очередной сигнал, поступающий на управляющий вход 6.1 оптического коммутатора 3, обеспечивает поворот призм 14 и 15 на очередной угол, равный π/N. Однако N дискретных поворотов призм 14 и 15 на угол π/N соответствуют повороту их на угол 180° по отношению к тому положению, которое они занимали во время проведения первого этапа измерений (фиг.1 и 3). В результате оптическое излучение с выхода 2.1 комбинированного источника 1 света с помощью призмы 15 ромб (фиг.3) направляется из коллиматора 4.1 в коллиматор 5.2, а далее по второй передающей оптико-волоконной линии 12 на клинически интактный участок 30.1 того же биологического объекта. Здесь необходимо отметить, что клинически интактный участок 30.1 выбирается на основании предварительных клинических исследований различных участков биологического объекта и выявления, с одной стороны, исследуемых участков (иными словами, с явными или неявно выраженными изменениями), а с другой стороны, участков биологического объекта, безусловно, не имеющих каких-либо патологических изменений, т.е. клинически интактных участков 30.1. В результате воздействия оптического излучения (поступающего с выхода 2.1 комбинированного источника 1 света) на клинически интактный участок 30.1 того же биологического объекта возбуждается люминесценция того же тканевого флюорофора, что и проведении описанного выше первого этапа измерений на исследуемом участке 30 биологического объекта. Излучение люминесценции по оптическим волокнам 13.2 второго канала приемный оптико-волоконный линии 13 попадает на вход оптико-электронного спекторанализатора 7, в котором осуществляется сначала выделение из излучения люминесценции от клинически интактного участка 30.1 биологического объекта спектральных компонент (в соответствии со спектральными областями пропускания установленных в каналах (23.1-23.М) комбинированных интерференционно-абсорбционных оптических фильтров (25.1-25.М)), а затем с помощью фотопреобразователей (27.1-27.М) и электронных усилителей (28.1-28.М) формирование электрических сигналов, соответствующих интенсивности каждой выделенной спектральной компоненты. Сигналы, соответствующие интенсивности каждой выделения спектральной компоненты люминесцентного излучения, с многоканального выхода оптико-электронного спектроанализатора 7 поступают на первый вход процессорного блока 8. В течение всего процесса измерений на третий вход процессорного блока 8 поступает также и сигнал со второго выхода формирователя 9 сигнала пульсовой волны. В процессорном блоке 8 осуществляется непрерывный контроль той же фазы пульсовой волны (что и на первых N этапах изменений), но только в зоне клинически интактного участка 30.1. В момент появления контролируемой фазы пульсовой волны осуществляют запись в устройство памяти процессорного блока 8 сигналов с выходов тех же каналов (23.1-23.М) оптико-электронного спектроанализатора 7, что и на описанном выше первом этапе измерений. Иными словами, с выходов тех каналов (23.1-23.М) комбинированные интерференционно-абсорбционные оптические фильтры которых обеспечивают выделение спектральных компонент, соответствующих только тому тканевому флюорофору, который исследовали выше на описанном выше первом этапе измерений. Запуск нужной программы считывания и запоминания сигналов, поступающих на первый вход процессорного блока 8, осуществляется по соответствующему сигналу, поступившему ранее на его четвертый вход с выхода 6.2 оптического коммутатора 3. На этом N+1 этап измерений заканчивается. Далее аналогично осуществляют последовательно воздействие на клинически интактный участок 30.1 биологического объекта оптическим излучением, поступающим с каждого из выходов 2.2-2.N комбинированного источника 1 света. При этом из излучения люминесценции, обусловленного воздействием на участок 30.1 оптического излучения, соответствующего каждому из спектральных интервалов на выходах 2.2-2.N комбинированного источника 1 света, выделяют и изменяют интенсивность тех же спектральных компонент люминесцентного излучения, что и при проведении соответствующего тому же спектральному интервалу оптического излучения этапу измерений на контролируемом участке 30 того же биологического объекта.Upon completion of the Nth stage of measurements carried out in the studied
Для увеличения точности измерений N этапов измерений люминесцентных характеристик контролируемого участка 30 биологического объекта и N этапов изменений люминесцентных характеристик клинически интактного участка 30.1 осуществляют в циклической последовательности (каждый цикл из 2N измерений) с накоплением и усреднением соответствующих измерений.To increase the accuracy of measurements, N steps of measuring the luminescent characteristics of the controlled
Дополнительное повышение точности измерений может быть обеспечено за счет измерения люминесцентных характеристик участков 30 и 30.1 биологического объекта последовательно синхронно с различными фазами пульсационной волны (например, при максимуме и минимуме пульсовой волны) с последующим усреднением интенсивностей одних и тех же спектральных компонент излучения люминесценции, измеренных синхронно с различными фазами пульсационной волны.An additional increase in the measurement accuracy can be achieved by measuring the luminescent characteristics of
В зависимости от конкретного выполнения устройства для осуществления предложенного способа люминесцентной диагностики состояния биологического объекта измерения люминесцентных характеристик синхронно с различными фазами пульсовой волны можно осуществлять также в процессе каждого этапа измерений, а именно: не изменяя параметры спектрального интервала оптического излучения, вызывающего люминесценцию соответствующего тканевого флюорофора (при неизменном положении призм 14 и 15 оптического коммутатора 3), последовательно с приходом каждой очередной пульсовой волны изменяют фазу, синхронно с которой осуществляют измерение интенсивности выделенных спектральных компонент люминесцентного излучения соответствующего участка. Об люминесцентных параметрах исследуемого участка биологического объекта судят по соотношению измеренных на обоих его участках (30 и 30.1) интенсивностей одинаковых спектральных компонент люминесценции, соответствующих одному и тому же спектральному интервалу оптического излучения, используемого для возбуждения излучения люминесценции. При этом проведение аналогичных измерений на двух участках одного и того же биологического объекта позволяет повысить точность измерений люминесцентных параметров исследуемого участка благодаря возможности учета, а следовательно, исключения влияния на результаты измерений не только артефактов (плотности биологического объекта, его рН, его температуры, а также других процессов, происходящих в такт с другими изменениями, например, тока биологических жидкостей), но и общесоматического состояния исследуемого биологического объекта.Depending on the specific implementation of the device for implementing the proposed method for luminescent diagnostics of the state of a biological object, luminescent characteristics can be measured simultaneously with different phases of the pulse wave during each measurement stage, namely: without changing the parameters of the spectral interval of optical radiation causing luminescence of the corresponding tissue fluorophore ( at a constant position of the
Таким образом, повышается точность диагностики состояния исследуемого участка биологического объекта (которая осуществляется путем сравнения полученных результатов с известными и принятыми в качестве стандартных для диагностики того или иного патологического процесса) и, что особенно важно при наблюдении динамики происходящих в биологических объектах, связанных с их качеством или состоянием, процессов.Thus, the accuracy of diagnostics of the state of the studied site of a biological object is improved (which is carried out by comparing the results with the known and accepted as standard for the diagnosis of a particular pathological process) and, which is especially important when observing the dynamics of what is happening in biological objects related to their quality or state of processes.
Изобретения могут быть использованы как для проверки качества пищевых продуктов, например, для идентификации продуктов виноделия, количественного определения флюоресцирующих веществ в биологическом объекте (вино) и качественной оценки состояния продукта в целом, так и для диагностики заболевания. В опытах были использованы метод и аппаратура ЛФД; в примерах представлены результаты проведения исследования на установке, по представленной методике. Все исследования проводили при одинаковых показателях эталонного образца (фторопласт) S2/S1≤1. Результаты представлены в виде поясняющих чертежей и таблиц.The inventions can be used both for checking the quality of food products, for example, for identifying winemaking products, for quantifying fluorescent substances in a biological object (wine) and for assessing the condition of the product as a whole, and for diagnosing the disease. In the experiments, the APD method and apparatus were used; the examples show the results of a study on the installation, according to the methodology presented. All studies were carried out at the same rates of the reference sample (fluoroplast) S2 / S1≤1. The results are presented in the form of explanatory drawings and tables.
Пример 1Example 1
В ходе проведения исследования получены собственные спектры флюоресценции различных сортов вин: Мерло, Кагор, Гранатовое, Черный монах, Алиготе, которые имеют по следующим показателям существенные различия: нормированная мощность флюоресценции S2/S1, амплитуда а1, а2, положение пиков на длине волны λ1, λ2. По указанным показателям одномоментно регистрируют различия свежих вин по ГОСТ и продуктов виноделия, которые подверглись воздействию различных условий при его производстве, хранении и реализации. См. фиг.4-8. В таблице 2 приведены амплитудно-спектральные характеристики различных продуктов виноделия.In the course of the study, we obtained our own fluorescence spectra of various types of wines: Merlot, Cahors, Garnet, Black Monk, Aligote, which have significant differences in the following indicators: normalized fluorescence power S2 / S1, amplitude a1, a2, peak position at wavelength λ1, λ2. According to the indicated indicators, differences of fresh wines according to GOST and winemaking products that are exposed to various conditions during its production, storage and sale are simultaneously recorded. See FIGS. 4-8. Table 2 shows the amplitude spectral characteristics of various winemaking products.
Разработанная экспресс-технология контроля качества является наглядной, объективной и основана на принципе одномоментного сравнения амплитудно-спектральных характеристик флюоресценции нативного (неизменного) аттестованного объекта с объектом, подвергнутым воздействию неблагоприятных условий (температура, свет, воздух и т.д.) при его производстве, хранении и реализации. Различие результатов, характеризующих изменение указанных характеристик на 2-5% и более, свидетельствует о порче биологического объекта и/или наличии в нем патологического процесса, вызванного жизнедеятельностью микроорганизмов.The developed express quality control technology is visual, objective and based on the principle of simultaneous comparison of the amplitude and spectral characteristics of fluorescence of a native (unchanged) certified object with an object subjected to adverse conditions (temperature, light, air, etc.) during its production, storage and sale. The difference in the results characterizing a change in these characteristics by 2-5% or more, indicates damage to the biological object and / or the presence of a pathological process in it, caused by the vital activity of microorganisms.
Пример 2Example 2
Также получены собственные спектры флюоресценции различных сортов сыров: Тильзитер, Мааздам, Сваля, Советский, Швейцарский (см. фиг.9-13). В таблице 3 приведены амплитудно-спектральные показатели флюоресценции вин.Own fluorescence spectra of various types of cheeses were also obtained: Tilsiter, Maazdam, Sval, Soviet, Swiss (see Figs. 9-13). Table 3 shows the amplitude spectral indicators of the fluorescence of wines.
Разработанная экспресс-технология контроля качества является наглядной, объективной и основана на принципе одномоментного сравнения амплитудно-спектральных характеристик флюоресценции нативного (неизменного) аттестованного объекта с объектом, подвергнутым воздействию неблагоприятных условий (температура, свет, воздух и т.д.) при его производстве, хранении и реализации.The developed express quality control technology is visual, objective and based on the principle of simultaneous comparison of the amplitude and spectral characteristics of fluorescence of a native (unchanged) certified object with an object subjected to adverse conditions (temperature, light, air, etc.) during its production, storage and sale.
Полученные результаты оцениваются аналогично примеру 1. Различие результатов, характеризующих изменение указанных характеристик на 2-5% и более, свидетельствует о порче исследуемого биологического объекта и/или наличии в нем патологического процесса, например, вызванного жизнедеятельностью микроорганизмов.The results obtained are evaluated analogously to example 1. The difference in the results characterizing a change in these characteristics by 2-5% or more indicates damage to the biological object under study and / or the presence of a pathological process in it, for example, caused by the vital activity of microorganisms.
Пример 3Example 3
Экспресс-определение чувствительности бактерий гнойного отделяемого к антибиотикам (линкомицин, гентамицин) показано на фиг.14-16.An express determination of the sensitivity of the bacteria purulent discharge to antibiotics (lincomycin, gentamicin) is shown in Fig.14-16.
Разработанная экспресс-технология контроля качества является наглядной, объективной и основана на принципе одномоментного сравнения амплитудно-спектральных характеристик флюоресценции нативного (неизменного) аттестованного объекта с объектом, подвергнутым воздействию неблагоприятных условий (температура, свет, воздух и т.д.).The developed express quality control technology is visual, objective and based on the principle of simultaneous comparison of the amplitude and spectral characteristics of the fluorescence of a native (unchanged) certified object with an object exposed to adverse conditions (temperature, light, air, etc.).
Пример 4Example 4
Экспресс-определение состояния микрофлоры гнойного отделяемого методом ЛФД показано на фиг.17-20.An express determination of the state of microflora of purulent discharge by the APD method is shown in Figs. 17-20.
Высокая чувствительность метода позволяет объективно оценивать процесс реабилитации больного с флегмоной. Разработанная экспресс-технология контроля качества является наглядной, объективной и основана на принципе одномоментного сравнения амплитудно-спектральных характеристик флюоресценции нативного (неизменного) аттестованного объекта с объектом, подвергнутым воздействию неблагоприятных условий (температура, свет, воздух и т.д.).The high sensitivity of the method allows you to objectively evaluate the process of rehabilitation of a patient with phlegmon. The developed express quality control technology is visual, objective and based on the principle of simultaneous comparison of the amplitude and spectral characteristics of the fluorescence of a native (unchanged) certified object with an object exposed to adverse conditions (temperature, light, air, etc.).
Пример 5Example 5
Экспресс-определение выраженности дисбиоза желудочно-кишечного тракта методом ЛФД показано на фиг.21-23.Express determination of the severity of gastrointestinal dysbiosis by the APD method is shown in Fig.21-23.
Высокая чувствительность метода позволяет определять ранние признаки дисбиоза желудочно-кишечного тракта, например, по снижению мощности флюоресценции. Разработанная экспресс-технология контроля качества является наглядной, объективной и основана на принципе одномоментного сравнения амплитудно-спектральных характеристик флюоресценции нативного (неизменного) аттестованного объекта с объектом, подвергнутым воздействию неблагоприятных условий (температура, свет, воздух и т.д.).The high sensitivity of the method allows you to determine the early signs of dysbiosis of the gastrointestinal tract, for example, by reducing the fluorescence power. The developed express quality control technology is visual, objective and based on the principle of simultaneous comparison of the amplitude and spectral characteristics of the fluorescence of a native (unchanged) certified object with an object exposed to adverse conditions (temperature, light, air, etc.).
Пример 6Example 6
Экспресс-диагностика выраженности внелегочного туберкулеза (ВТ) по специфической флюоресценции плазмы крови.Rapid diagnosis of the severity of extrapulmonary tuberculosis (BT) by specific plasma fluorescence.
Разработанная экспресс-технология позволяет в реальном времени с воспроизводимостью 96,7% говорит о наличии патологического процесса (ВТ), эффективности его лечения и завершении процесса реабилитации (выздоровление) (фиг.24-27).The developed express technology allows in real time with reproducibility of 96.7% indicates the presence of a pathological process (BT), the effectiveness of its treatment and the completion of the rehabilitation process (recovery) (Fig.24-27).
Представленные примеры свидетельствуют о широком диапазоне возможности методики при исследовании различных биологических объектов (гнойное отделяемое, вино, сыр, фекалии и др.). Одномоментное измерение объектов исследования (аттестованного клинико-лабораторной методикой или по ГОСТу и исследуемого образца на различных этапах его изготовления, хранения, реализации и применения) повышает точность измерения, сокращает сроки исследований, значительно снижает влияние возмущающих факторов (экзо- и эндогенного характера) на конечный результат, что делает его более объективным.The presented examples indicate a wide range of possibilities of the technique in the study of various biological objects (purulent discharge, wine, cheese, feces, etc.). Simultaneous measurement of objects of research (certified by a clinical laboratory method or according to GOST and the test sample at various stages of its manufacture, storage, sale and use) increases the accuracy of measurement, shortens the time of research, significantly reduces the influence of disturbing factors (exo and endogenous) on the final result, which makes it more objective.
Предлагаемые способ и устройства для люминесцентной диагностики и/или качественной оценки состояния биообъекта может быть применено в различных областях, в том числе и для диагностики различных заболеваний, в том числе внелегочного туберкулеза, онкологических. При этом устройство для осуществления способа имеет простую конструкцию и предполагает использование современных комплектующих элементов, серийно освоенных промышленностью.The proposed method and device for luminescent diagnosis and / or qualitative assessment of the state of a biological object can be applied in various fields, including for the diagnosis of various diseases, including extrapulmonary tuberculosis, oncological. Moreover, the device for implementing the method has a simple design and involves the use of modern components, commercially mastered by the industry.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004119866/13A RU2254372C1 (en) | 2004-06-30 | 2004-06-30 | Luminescence method and device for diagnosing and/or estimating state quality of biological object |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004119866/13A RU2254372C1 (en) | 2004-06-30 | 2004-06-30 | Luminescence method and device for diagnosing and/or estimating state quality of biological object |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2254372C1 true RU2254372C1 (en) | 2005-06-20 |
Family
ID=35835794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004119866/13A RU2254372C1 (en) | 2004-06-30 | 2004-06-30 | Luminescence method and device for diagnosing and/or estimating state quality of biological object |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2254372C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2467310C2 (en) * | 2009-08-05 | 2012-11-20 | Эмхарт Гласс С.А. | Measurement of stresses in glass container using fluorescence |
| RU2467283C2 (en) * | 2009-08-05 | 2012-11-20 | Эмхарт Гласс С.А. | Measurement of wall thickness in glass container using fluorescence |
| RU2498299C1 (en) * | 2012-09-14 | 2013-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "Пензенский государственный университет") | Diagnostic unit for biological object state |
| RU2548597C2 (en) * | 2009-12-04 | 2015-04-20 | Юнисенсор А/С | System and method for time-related microscopy of biological organisms |
| RU2550254C1 (en) * | 2013-11-18 | 2015-05-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук, (ИСЭ СО РАН) | METHOD OF DETERMINING SENSITIVITY OF STRAINS Pseudomonas aeruginosa TO ANTIBIOTICS |
-
2004
- 2004-06-30 RU RU2004119866/13A patent/RU2254372C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2467310C2 (en) * | 2009-08-05 | 2012-11-20 | Эмхарт Гласс С.А. | Measurement of stresses in glass container using fluorescence |
| RU2467283C2 (en) * | 2009-08-05 | 2012-11-20 | Эмхарт Гласс С.А. | Measurement of wall thickness in glass container using fluorescence |
| RU2548597C2 (en) * | 2009-12-04 | 2015-04-20 | Юнисенсор А/С | System and method for time-related microscopy of biological organisms |
| RU2498299C1 (en) * | 2012-09-14 | 2013-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "Пензенский государственный университет") | Diagnostic unit for biological object state |
| RU2550254C1 (en) * | 2013-11-18 | 2015-05-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук, (ИСЭ СО РАН) | METHOD OF DETERMINING SENSITIVITY OF STRAINS Pseudomonas aeruginosa TO ANTIBIOTICS |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6999173B2 (en) | Method and apparatus for ratio fluorometry | |
| US5938617A (en) | Advanced synchronous luminescence system for the detection of biological agents and infectious pathogens | |
| WO2016124083A1 (en) | Superminiature multi-channel real-time fluorescence spectrometer | |
| US4755684A (en) | Method for tumor diagnosis and arrangement for implementing this method | |
| US20030156788A1 (en) | Method and device for recognizing dental caries, plaque, concrements or bacterial attacks | |
| US20040152992A1 (en) | In vivo raman endoscopic probe and methods of use | |
| CN1289239A (en) | Fluorescence imaging endoscope | |
| JP2009505070A (en) | System and method for quantification and identification of biological samples suspended in liquid | |
| KR101410739B1 (en) | Transmitted light detection type measurement apparatus for skin autofluorescence | |
| AU2019368519A1 (en) | System and method for real-time screening and measurement of cellular specific photosensitive effect | |
| RU2254372C1 (en) | Luminescence method and device for diagnosing and/or estimating state quality of biological object | |
| JP2005526246A (en) | Method and apparatus for measuring spectral differential images of fluorescent light | |
| US20100105022A1 (en) | Analyzing biological cell material based on different interactions between illumination light and cell components | |
| CN204556502U (en) | A kind of fluorescence imaging analysis system | |
| EP0272291B1 (en) | Method for measuring polarized fluorescence emissions | |
| CN106706587A (en) | FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer) quantitative detection and correction method based on simultaneous separation of excitation spectrum and emission spectrum | |
| US9448174B2 (en) | Fluorometry | |
| JP3045566B2 (en) | Bacterial test equipment | |
| JPH11183381A (en) | Fluorescence microscope evaluating method and device | |
| RU2511262C2 (en) | Method for monitoring of treatment of disease involving fluorescence diagnostics of disease, and device for implementing it | |
| US20030228566A1 (en) | Method of and apparatus for screening for drug candidates | |
| RU2321855C1 (en) | Method for assay of microorganism sensitivity to antibacterial preparations | |
| CN113030044B (en) | Fluorescence detection method for concentration of free zinc ions, curve establishment method and kit | |
| RU132203U1 (en) | MULTI-CHANNEL CAPILLARY GENETIC ANALYZER | |
| JPH02280033A (en) | Colorimetry inspecting device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20060214 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060701 |