RU2665628C1 - Device for spectral-fluorescence investigation of fluorochrome content - Google Patents
Device for spectral-fluorescence investigation of fluorochrome content Download PDFInfo
- Publication number
- RU2665628C1 RU2665628C1 RU2018102958A RU2018102958A RU2665628C1 RU 2665628 C1 RU2665628 C1 RU 2665628C1 RU 2018102958 A RU2018102958 A RU 2018102958A RU 2018102958 A RU2018102958 A RU 2018102958A RU 2665628 C1 RU2665628 C1 RU 2665628C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- fluorescence
- spectral
- signal
- radiation
- Prior art date
Links
- BFMYDTVEBKDAKJ-UHFFFAOYSA-L disodium;(2',7'-dibromo-3',6'-dioxido-3-oxospiro[2-benzofuran-1,9'-xanthene]-4'-yl)mercury;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Na+].O1C(=O)C2=CC=CC=C2C21C1=CC(Br)=C([O-])C([Hg])=C1OC1=C2C=C(Br)C([O-])=C1 BFMYDTVEBKDAKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims description 11
- 238000011835 investigation Methods 0.000 title abstract 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 36
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims abstract description 35
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 14
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 6
- 239000003504 photosensitizing agent Substances 0.000 abstract description 7
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 6
- 230000005284 excitation Effects 0.000 abstract description 5
- 238000010171 animal model Methods 0.000 abstract description 4
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 abstract description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 17
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 11
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 5
- YBIDYTOJOXKBLO-USLOAXSXSA-N (4-nitrophenyl)methyl (5r,6s)-6-[(1r)-1-hydroxyethyl]-3,7-dioxo-1-azabicyclo[3.2.0]heptane-2-carboxylate Chemical compound C([C@@H]1[C@H](C(N11)=O)[C@H](O)C)C(=O)C1C(=O)OCC1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 YBIDYTOJOXKBLO-USLOAXSXSA-N 0.000 description 3
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 150000004036 bacteriochlorins Chemical class 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000001506 fluorescence spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
- A61B5/0071—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence by measuring fluorescence emission
-
- 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
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Immunology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Description
Настоящее устройство относится к биомедицине, а более конкретно к устройствам для спектрально-флуоресцентного исследования содержания экзогенных флуорохромов (в частности, флуоресцирующих препаратов, например фотосенсибилизаторов) в биоткани, в частности в органах и тканях экспериментальных животных при исследованиях фармакокинетики и биораспределения.The present device relates to biomedicine, and more specifically to devices for spectral-fluorescence studies of the content of exogenous fluorochromes (in particular, fluorescent drugs, for example photosensitizers) in biological tissues, in particular in the organs and tissues of experimental animals in studies of pharmacokinetics and biodistribution.
При исследованиях фармакокинетики и биораспределения необходимо быстро и точно определять содержание введенного флуоресцирующего препарата в разных органах и тканях лабораторных животных, при том, что разница значений концентрации препарата в них может доходить до двух порядков (например, между плазмой крови или печенью, с одной стороны, и мышцами или кожей, с другой стороны). Поскольку при изучении биораспределения и концентрации измерения интенсивности флуоресценции происходят через отличающиеся по длительности интервалы времени после введения (от нескольких секунд или минут до недели), концентрация изучаемого препарата вследствие его элиминации также может изменяться в широких пределах (вплоть до двух порядков). Для адекватной оценки интегральной интенсивности и спектральной формы полосы флуоресценции важно, чтобы было обеспечено пропорциональное аналогово-цифровое преобразование как спектрального максимума, так и фронтов спектральной полосы, интенсивность которых может отличаться, по крайней мере, на порядок. Наконец, в несколько раз может отличаться доза, вводимая в разных опытах. Таким образом, для адекватного аппаратурного обеспечения необходимо с достаточно высокой точностью и линейностью проводить исследования сигналов флуоресценции, отличающихся более чем на 3 порядка.In studies of pharmacokinetics and biodistribution, it is necessary to quickly and accurately determine the content of the injected fluorescent drug in different organs and tissues of laboratory animals, despite the fact that the difference in the concentration of the drug in them can reach two orders of magnitude (for example, between blood plasma or liver, on the one hand, and muscle or skin, on the other hand). Since when studying biodistribution and concentration, measurements of fluorescence intensity occur at different time intervals after administration (from several seconds or minutes to a week), the concentration of the studied drug due to its elimination can also vary over a wide range (up to two orders of magnitude). For an adequate assessment of the integrated intensity and spectral shape of the fluorescence band, it is important that a proportional analog-to-digital conversion of both the spectral maximum and the fronts of the spectral band is ensured, the intensities of which can differ by at least an order of magnitude. Finally, the dose administered in different experiments may differ several times. Thus, for adequate hardware it is necessary to carry out studies of fluorescence signals with a sufficiently high accuracy and linearity, which differ by more than 3 orders of magnitude.
Известно устройство для спектрально-флуоресцентного исследования содержания экзогенных флуорохромов, например, фотосенсибилизаторов, включающее источник света для возбуждения флуоресценции, в частности, лазер, спектрально-селективное устройство, в частности, полихроматор, оптическую систему для передачи возбуждающего излучения на изучаемый объект и передачи излучения флуоресценции на вход спектрально-селективного устройства, в частности, оптоволоконный зонд, содержащий осветительные световоды для доставки к биоткани возбуждающего излучения и приемные световоды для доставки излучения флуоресценции от биоткани на вход полихроматора, матричный фотоприемник на выходе спектрально-селективного устройства, в частности, ПЗС или КМОП-линейку, систему регистрации сигнала от каждой из ячеек фотоприемника, пропорционального ее заряду, включающую стандартное устройство сопряжения сигнала с компьютером (как правило, аналогово-цифровой преобразователь (АЦП)) и персональный компьютер (ПК) [ДА Рогаткин. Физические основы лазерной клинической флюоресцентной спектроскопии in vivo. Медицинская физика, 2014, №4, с. 78- 95].A device for spectral-fluorescence studies of the content of exogenous fluorochromes, for example, photosensitizers, including a light source for exciting fluorescence, in particular a laser, a spectrally selective device, in particular a polychromator, an optical system for transmitting exciting radiation to an object under study and transmitting fluorescence radiation to the input of a spectrally selective device, in particular, an optical fiber probe containing illuminating optical fibers for delivering exciting radiation and receiving optical fibers for delivering fluorescence radiation from biological tissue to the input of a polychromator, an array photodetector at the output of a spectrally selective device, in particular, a CCD or CMOS array, a system for recording a signal from each of the cells of the photodetector proportional to its charge, including a standard interface device a signal with a computer (usually an analog-to-digital converter (ADC)) and a personal computer (PC) [YES Rogatkin. Physical fundamentals of in vivo laser clinical fluorescence spectroscopy. Medical Physics, 2014, No. 4, p. 78-95].
Известно также устройство для спектрально-флуоресцентного исследования содержания экзогенных флуорохромов, например, фотосенсибилизаторов, включающее источник света для возбуждения флуоресценции, в частности, лазер, спектрально-селективное устройство, в частности, полихроматор, оптическую систему для передачи возбуждающего излучения на изучаемый объект и передачи излучения флуоресценции на вход спектрально-селективного устройства, в частности, оптоволоконный зонд, содержащий осветительные световоды для доставки к биоткани возбуждающего излучения и приемные световоды для доставки излучения флуоресценции от биоткани на вход полихроматора, матричный фотоприемник на выходе спектрально-селективного устройства, в которой система регистрации сигнала от каждого из ячеек фотоприемника, пропорционального ее заряду, включает аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) для оцифровки сигнала фотоприемника и персональный компьютер (ПК) [Ю.В. Бажанов, Г.Л. Даниелян, С.Н. Марков. Разработка малогабаритного модульного спектрометра. Сборник трудов 7 международной конференции «Прикладная оптика-2006», т. 3, с. 139-143]. При проведении спектрально-флуоресцентного исследования с использованием известного устройства излучение с выхода лазера вводится в осветительный световод оптоволоконного зонда. Выходя из дистального конца осветительного световода, это излучение облучает биологическую ткань, содержащую флуорохром, и инициирует флуоресценцию его молекул, интенсивность характеристической полосы которой, в первом приближении, пропорциональна содержанию флуорохрома в биоткани. Система передачи излучения флуоресценции передает это на вход спектрально-селективного устройства, где происходит спектральное разложение этого излучения, после чего оно попадает на матричный фотоприемник. Сигнал с выхода линейки поступает на АЦП. ПК из поступающих с выхода АЦП цифровых данных, соответствующих интенсивности сигнала из каждой ячейки линейки, и номеров ячеек линейки, которым поставлена в соответствии с результатами калибровки определенная длина волны, формирует спектральную кривую (зависимость интенсивности от длины волны), которая отображается на мониторе ПК.A device is also known for spectral-fluorescence studies of the content of exogenous fluorochromes, for example, photosensitizers, including a light source for exciting fluorescence, in particular a laser, a spectrally selective device, in particular a polychromator, an optical system for transmitting exciting radiation to an object under study and transmitting radiation fluorescence at the input of a spectrally selective device, in particular, an optical fiber probe containing illuminating optical fibers for delivering excitation to the biological tissue radiation receiving and receiving fibers for delivering fluorescence radiation from biological tissue to the input of the polychromator, a matrix photodetector at the output of a spectrally selective device, in which the signal recording system from each of the cells of the photodetector proportional to its charge includes an analog-to-digital converter (ADC) for digitizing the signal photodetector and personal computer (PC) [Yu.V. Bazhanov, G.L. Danielyan, S.N. Markov. Development of a compact modular spectrometer. Proceedings of the 7th international conference “Applied Optics-2006”, vol. 3, p. 139-143]. When conducting spectral-fluorescence studies using a known device, the radiation from the laser output is introduced into the light guide of the optical fiber probe. Coming out of the distal end of the light guide, this radiation irradiates the biological tissue containing fluorochrome and initiates the fluorescence of its molecules, the intensity of the characteristic band of which, in a first approximation, is proportional to the content of fluorochrome in the biological tissue. The fluorescence emission transmission system transmits this to the input of a spectrally selective device, where the spectral decomposition of this radiation takes place, after which it enters the matrix photodetector. The signal from the output of the line goes to the ADC. A PC from the digital data coming from the ADC output that corresponds to the signal intensity from each cell of the line and the numbers of the cells of the line that are assigned a certain wavelength in accordance with the calibration results forms a spectral curve (the dependence of the intensity on the wavelength) that is displayed on the PC monitor.
Динамический диапазон известных устройств определяется, в основном, диапазоном линейности фотоприемника. При высоких уровнях световых потоков, падающих на ячейку фотоприемника, может происходить зарядовое насыщение сигнала этой и прилегающих ячеек фотоприемника; при низких уровнях сигнал, связанный с падающим световым потоком, может оказаться малоразличимым на фоне аппаратных шумов устройства, в первую очередь - тепловых шумов фотоприемника. Из-за этого динамический диапазон известных устройств не превышает, как правило, двух порядков, что заметно меньше требований, которые были бы адекватными задаче точных исследований фармакокинетики и биораспределения флуоресцирующих препаратов. Это является основным недостатком известных устройств, существенно снижающим точность исследований.The dynamic range of known devices is determined mainly by the linearity range of the photodetector. At high levels of light flux incident on the cell of the photodetector, charge saturation of the signal of this and adjacent cells of the photodetector can occur; at low levels, the signal associated with the incident light flux may be indistinguishable against the background of the hardware noise of the device, primarily the thermal noise of the photodetector. Because of this, the dynamic range of known devices does not exceed, as a rule, two orders of magnitude, which is noticeably less than the requirements that would be adequate for the task of accurate studies of the pharmacokinetics and biodistribution of fluorescent drugs. This is the main disadvantage of the known devices, significantly reducing the accuracy of research.
Техническая проблема, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, состоит в недостаточной точности исследований фармакокинетики и биораспределения фотосенсибилизаторов.The technical problem, the solution of which the invention is directed, consists in the insufficient accuracy of studies of the pharmacokinetics and biodistribution of photosensitizers.
Техническим результатом является расширение динамического диапазона измерений интенсивности флуоресценции устройства для спектрально-флуоресцентного исследования содержания флуорохромов.The technical result is to expand the dynamic range of measurements of the fluorescence intensity of the device for spectral-fluorescence studies of the content of fluorochromes.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для спектрально-флуоресцентного исследования содержания экзогенных флуорохромов, включающем источник света для возбуждения флуоресценции, спектрально-селективное устройство, оптическую систему для передачи возбуждающего излучения на изучаемый объект и передачи излучения флуоресценции на вход спектрально-селективного устройства, матричный фотоприемник на выходе спектрально-селективного устройства с сигнальным выходом и управляющим входом, систему регистрации сигнала фотоприемника, включающую аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) и персональный компьютер (ПК), устройство содержит дополнительно блок буферной памяти, два двухвходовых компаратора, задатчик опорного сигнала верхнего уровня и задатчик опорного сигнала нижнего уровня, блок управления временем накопления, двухвходовой блок коррекции накопления, вход блока буферной памяти соединен с сигнальным выходом матричного фотоприемника, выход блока буферной памяти соединен с сигнальными входами компараторов и сигнальным входом блока коррекции накопления, задатчик опорного сигнала верхнего уровня соединен с опорным входом первого компаратора, задатчик опорного сигнала нижнего уровня соединен с опорным входом второго компаратора, выходы компараторов соединены со входом блока управления временем накопления, выход блока управления временем накопления соединен с управляющим входом матричного фотоприемника и управляющим входом блока коррекции накопления, выход блока коррекции накопления соединен со входом АЦП системы регистрации сигнала фотоприемника.The technical result is achieved by the fact that in the device for spectral-fluorescence studies of the content of exogenous fluorochromes, including a light source for exciting fluorescence, a spectrally selective device, an optical system for transmitting exciting radiation to the object under study and transmitting fluorescence radiation to the input of a spectrally selective device, matrix a photodetector at the output of a spectrally selective device with a signal output and a control input, a system for registering a signal a receiver including an analog-to-digital converter (ADC) and a personal computer (PC), the device further comprises a buffer memory unit, two two-input comparators, a reference signal setter for the upper level and a reference signal setter for the lower level, the accumulation time control unit, the two-input accumulation correction unit, the input of the buffer memory unit is connected to the signal output of the matrix photodetector, the output of the buffer memory unit is connected to the signal inputs of the comparators and the signal input of the lane, the reference signal of the upper level is connected to the reference input of the first comparator, the reference signal of the lower level is connected to the reference input of the second comparator, the outputs of the comparators are connected to the input of the accumulation time control unit, the output of the accumulation time control unit is connected to the control input of the matrix photodetector and control input the accumulation correction unit, the output of the accumulation correction unit is connected to the ADC input of the photodetector signal registration system.
Технический результат достигается также тем, что источник света для возбуждения флуоресценции флуорохрома представляет собой лазер с длиной волны в полосе возбуждения флуорохрома.The technical result is also achieved by the fact that the light source for excitation of fluorescence fluorochrome is a laser with a wavelength in the excitation band of fluorochrome.
Технический результат достигается также тем, что матричный фотоприемник представляет собой ПЗС- или КМОП-линейку.The technical result is also achieved by the fact that the matrix photodetector is a CCD or CMOS array.
Технический результат достигается также тем, что спектрально-селективное устройство представляет собой полихроматор.The technical result is also achieved by the fact that the spectrally selective device is a polychromator.
Технический результат достигается также тем, что оптическая система для передачи возбуждающего излучения на изучаемый объект и передачи излучения флуоресценции на вход спектрально-селективного устройства представляет собой оптоволоконный зонд, содержащий осветительные световоды для доставки к биоткани возбуждающего излучения и приемные световоды для доставки излучения флуоресценции от биоткани на вход полихроматора.The technical result is also achieved by the fact that the optical system for transmitting exciting radiation to the object under study and transmitting fluorescence radiation to the input of a spectrally selective device is an optical fiber probe containing illuminating optical fibers for delivering exciting radiation to biological tissue and receiving optical fibers for delivering fluorescence radiation from biological tissue to polychromator input.
Сущность изобретения поясняется Фиг. 1.The invention is illustrated in FIG. one.
Использованы следующие обозначения:The following notation is used:
1 - источник света для возбуждения флуоресценции;1 - a light source for exciting fluorescence;
2 - оптическая система для передачи возбуждающего излучения на изучаемый объект и передачи излучения флуоресценции на вход спектрально-селективного устройства;2 - an optical system for transmitting exciting radiation to the object under study and transmitting fluorescence radiation to the input of a spectrally selective device;
3 - биологическая ткань;3 - biological tissue;
4 - спектрально-селективное устройство;4 - spectrally selective device;
5 - матричный фотоприемник;5 - matrix photodetector;
6 - блок буферной памяти;6 - block buffer memory;
7 - компаратор;7 - a comparator;
8 - задатчик опорного сигнала верхнего уровня;8 - master reference signal of the upper level;
9 - компаратор;9 - a comparator;
10 - задатчик опорного сигнала нижнего уровня;10 - setpoint reference signal of the lower level;
11 - блок управления временем накопления;11 - accumulation time control unit;
12 - блок коррекции накопления;12 - block correction accumulation;
13 - аналого-цифровой преобразователь [АЦП);13 - analog-to-digital Converter [ADC);
14 - персональный компьютер.14 - personal computer.
Устройство для спектрально-флуоресцентных исследований содержит источник света для возбуждения флуоресценции 1, излучение которого через оптическую систему 2 облучает биологическую ткань 3. Флуоресцентное излучение фотосенсибилизатора через оптическую систему 2 поступает на вход спектрально-селективного устройства 4, а после спектрально-селективного устройства - на матричный фотоприемник 5. Сигнал с выхода матричного фотоприемника 5 поступает на вход блока 6 буферной памяти, а с блока буферной памяти на сигнальные входы компараторов 7 и 9, опорные входы которых соединены с выходами задатчиков 8 и 10. Выходы компараторов соединены со входами блока управления временем накопления 11. Выходы блока управления временем накопления 11 соединены со входом блока коррекции накопления 12, выход блока коррекции накопления соединен со входом АЦП 13 системы регистрации сигнала фотоприемника, выход АЦП соединен со входом персонального компьютера 14. Предлагаемое устройство работает следующим образом.A device for spectral fluorescence studies contains a light source for
Излучение с выхода источник света 1 через оптическую систему 2 облучает биологическую ткань 3, содержащую флуорохром, и инициирует флуоресценцию его молекул. Интенсивность характеристической полосы флуоресценции флуорохрома, в первом приближении, пропорциональна содержанию флуорохрома в биоткани. Оптическая система 2 передает излучение флуоресценции на вход спектрально-селективного устройства 4, где происходит спектральное разложение этого излучения, после чего оно попадает на матричный фотоприемник 5. Сигнал с выхода матричного фотоприемника 5 поступает на вход блока 6 буферной памяти, а с блока 6 буферной памяти на сигнальные входы компараторов 7 и 9. На опорный вход компаратора 7 поступает напряжение верхнего уровня сигнала из задатчика 8 опорного сигнала верхнего уровня.The radiation from the output of the
Если сигнал какой-нибудь из ячеек матричного фотоприемника меньше напряжения опорного сигнала, поступающего на опорный вход компаратора 7 из задатчика 8 опорного сигнала верхнего уровня, или больше напряжения опорного сигнала, поступающего на опорный вход компаратора 9 из задатчика 10 опорного сигнала нижнего уровня, совокупность сигналов, соответствующая спектру флуоресценции, из блока 6 буферной памяти подается на умножитель 12, и далее без изменения на АЦП 13, после чего поступает в цифровом виде на вход ПК 14 для построения и отображения спектра.If the signal of any of the cells of the matrix photodetector is less than the voltage of the reference signal supplied to the reference input of the
Если сигнал от какой-нибудь из ячеек матричного фотоприемника 5 больше напряжения опорного сигнала, поступающего на вход компаратора 7 из задатчика 8 опорного сигнала верхнего уровня, команда из компаратора 7 подается на блок управления временем накопления 11, который подает на матричный фотоприемник 5 команду уменьшения длительности времени накопления. При уменьшенном времени накопления сигнал с выхода матричного фотоприемника 4, уменьшенный пропорционально времени накопления, поступает на вход блока 6 буферной памяти, а с блока буферной памяти - на сигнальные входы компараторов 7 и 9. Если при уменьшенном времени накопления сигнал от любой из ячеек матричного фотоприемника меньше напряжения опорного сигнала, поступающего на вход компаратора 7 из задатчика 8 опорного сигнала верхнего уровня, совокупность сигналов, соответствующая спектру флуоресценции, из блока буферной памяти 6 подается на блок коррекции накопления 12, где изменяется (увеличивается) обратно пропорционально времени накопления, затем поступает на АЦП 13, после чего поступает в цифровом виде на вход ПК 14 для построения и отображения спектра.If the signal from any of the cells of the
Если сигнал от какой-нибудь из ячеек матричного фотоприемника 5 меньше напряжения опорного сигнала, поступающего на вход компаратора 9 из задатчика 10 опорного сигнала нижнего уровня, команда из компаратора 9 подается на блок управления временем накопления 11, который в свою очередь подает на линейку 5 команду увеличения длительности времени накопления. При увеличенном времени накопления сигнал с выхода матричного фотоприемника 5, увеличенный пропорционально времени накопления, поступает на вход блока 6 буферной памяти, а с блока буферной памяти на сигнальные входы компараторов 7 и 9. Если при увеличенном времени накопления сигнал от всех ячеек матричного фотоприемника больше напряжения опорного сигнала, поступающего на вход компаратора 9 из задатчика 10 опорного сигнала нижнего уровня, совокупность сигналов, соответствующая спектру флуоресценции, из блока 6 буферной памяти подается на блок коррекции накопления 12, где уменьшается обратно пропорционально времени накопления, затем поступает на АЦП 13, после чего поступает в цифровом виде на вход ПК 14 для построения и отображения спектра.If the signal from any of the cells of the
В наиболее предпочтительном варианте источник света для возбуждения флуоресценции 1 представляет собой лазер с длиной волны в полосе возбуждения флуорохрома.In a most preferred embodiment, the light source for
В наиболее предпочтительном варианте спектрально-селективного устройство представляет собой полихроматор, а на его выходе в качестве матричного фотоприемника установлена ПЗС или КМОП-линейка.In the most preferred embodiment, the spectrally selective device is a polychromator, and a CCD or CMOS array is installed at its output as an array photodetector.
В качестве оптической системы для передачи возбуждающего излучения на изучаемый объект и передачи излучения флуоресценции на вход спектрально-селективного устройства наиболее предпочтительно использовать оптоволоконный зонд, содержащий осветительные световоды для доставки к биоткани возбуждающего излучения и приемные световоды для доставки излучения флуоресценции от биоткани на вход полихроматора.As an optical system for transmitting exciting radiation to the object under study and transmitting fluorescence radiation to the input of a spectrally selective device, it is most preferable to use a fiber probe containing illuminating optical fibers for delivering exciting radiation to biological tissue and receiving optical fibers for delivering fluorescence radiation from biological tissue to the input of the polychromator.
Как показали проведенные авторами исследования, предлагаемое устройство при исследовании фармакокинетики и биораспределения флуоресцирующих фотосенсибилизаторов на основе производных фталоцианинов и бактериохлоринов благодаря расширенному за счет предлагаемого изобретения динамическому диапазону обеспечило возможность точной регистрации интенсивности сигналов флуоресценции органов и тканей экспериментальных животных, отличающихся по интенсивности практически на 4 порядка.As the studies conducted by the authors showed, the proposed device for the study of the pharmacokinetics and biodistribution of fluorescent photosensitizers based on derivatives of phthalocyanines and bacteriochlorins, thanks to the dynamic range expanded due to the invention, made it possible to accurately register the intensity of fluorescence signals of organs and tissues of experimental animals, which differ in intensity by almost 4 orders of magnitude.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018102958A RU2665628C1 (en) | 2018-01-25 | 2018-01-25 | Device for spectral-fluorescence investigation of fluorochrome content |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018102958A RU2665628C1 (en) | 2018-01-25 | 2018-01-25 | Device for spectral-fluorescence investigation of fluorochrome content |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2665628C1 true RU2665628C1 (en) | 2018-09-03 |
Family
ID=63459812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018102958A RU2665628C1 (en) | 2018-01-25 | 2018-01-25 | Device for spectral-fluorescence investigation of fluorochrome content |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2665628C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2777486C1 (en) * | 2021-06-24 | 2022-08-04 | Общество с ограниченной ответственностью "БИОСПЕК" | Device for photodynamic therapy with the possibility of simultaneous spectral-fluorescent control of photobleaching of a photosensitizer |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060275775A1 (en) * | 1998-05-14 | 2006-12-07 | The General Hospital Corporation | Intramolecularly-quenched near infrared fluorescent probes |
| EP2098157A1 (en) * | 2006-12-28 | 2009-09-09 | Olympus Corporation | Fluorescent endoscope system |
| CA2402352C (en) * | 2000-03-03 | 2012-08-28 | Phanos Technologies, Inc. | Fluorescent membrane intercalating probes and methods for their use |
| US9332942B2 (en) * | 2008-01-28 | 2016-05-10 | The General Hospital Corporation | Systems, processes and computer-accessible medium for providing hybrid flourescence and optical coherence tomography imaging |
| RU2596723C2 (en) * | 2013-08-28 | 2016-09-10 | Джонсон Энд Джонсон Вижн Кэа, Инк. | Ophthalmic lens and system for fluorescence analysis of fluid medium of eye |
-
2018
- 2018-01-25 RU RU2018102958A patent/RU2665628C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060275775A1 (en) * | 1998-05-14 | 2006-12-07 | The General Hospital Corporation | Intramolecularly-quenched near infrared fluorescent probes |
| CA2402352C (en) * | 2000-03-03 | 2012-08-28 | Phanos Technologies, Inc. | Fluorescent membrane intercalating probes and methods for their use |
| EP2098157A1 (en) * | 2006-12-28 | 2009-09-09 | Olympus Corporation | Fluorescent endoscope system |
| US9332942B2 (en) * | 2008-01-28 | 2016-05-10 | The General Hospital Corporation | Systems, processes and computer-accessible medium for providing hybrid flourescence and optical coherence tomography imaging |
| RU2596723C2 (en) * | 2013-08-28 | 2016-09-10 | Джонсон Энд Джонсон Вижн Кэа, Инк. | Ophthalmic lens and system for fluorescence analysis of fluid medium of eye |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2777486C1 (en) * | 2021-06-24 | 2022-08-04 | Общество с ограниченной ответственностью "БИОСПЕК" | Device for photodynamic therapy with the possibility of simultaneous spectral-fluorescent control of photobleaching of a photosensitizer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Buttafava et al. | A compact two-wavelength time-domain NIRS system based on SiPM and pulsed diode lasers | |
| Fang et al. | Time-domain laser-induced fluorescence spectroscopy apparatus for clinical diagnostics | |
| Siegel et al. | Studying biological tissue with fluorescence lifetime imaging: microscopy, endoscopy, and complex decay profiles | |
| Kandurova et al. | Fiber-optic system for intraoperative study of abdominal organs during minimally invasive surgical interventions | |
| Chitnis et al. | Towards a wearable near infrared spectroscopic probe for monitoring concentrations of multiple chromophores in biological tissue in vivo | |
| Althobaiti et al. | Recent developments in instrumentation of functional near-infrared spectroscopy systems | |
| US20170290515A1 (en) | Tissue classification method using time-resolved fluorescence spectroscopy and combination of monopolar and bipolar cortical and subcortical stimulator with time-resolved fluorescence spectroscopy | |
| Shao et al. | Photoacoustic lifetime imaging for direct in vivo tissue oxygen monitoring | |
| Meier et al. | Time-resolved laser-induced fluorescence spectroscopy as a diagnostic instrument in head and neck carcinoma | |
| Pera et al. | Diffuse fluorescence fiber probe for in vivo detection of circulating cells | |
| Šćepanović et al. | A multimodal spectroscopy system for real-time disease diagnosis | |
| Belau et al. | Noninvasive observation of skeletal muscle contraction using near-infrared time-resolved reflectance and diffusing-wave spectroscopy | |
| Mizeret et al. | Instrumentation for real-time fluorescence lifetime imaging in endoscopy | |
| Liu et al. | Experimental validation of an inverse fluorescence Monte Carlo model to extract concentrations of metabolically relevant fluorophores from turbid phantoms and a murine tumor model | |
| Serafino et al. | Direct frequency domain fluorescence lifetime imaging using field programmable gate arrays for real time processing | |
| Schulmerich et al. | Optical clearing in transcutaneous Raman spectroscopy of murine cortical bone tissue | |
| US7386335B2 (en) | Body activity measurement device | |
| RU2665628C1 (en) | Device for spectral-fluorescence investigation of fluorochrome content | |
| Becker | Introduction to Multi-dimensional TCSPC | |
| Davies et al. | Photobiomodulation reduces hippocampal apoptotic cell death and produces a Raman spectroscopic “signature” | |
| Hwang et al. | Improved excitation light rejection enhances small-animal fluorescent optical imaging | |
| Swartling et al. | Dynamic time-resolved diffuse spectroscopy based on supercontinuum light pulses | |
| Munro et al. | Multi-modality optical neural imaging using coherence control of VCSELs | |
| Zhang et al. | Simultaneous recording of neuronal and vascular activity in the rodent brain using fiber-photometry | |
| Lange et al. | The use of supercontinuum laser sources in biomedical diffuse optics: unlocking the power of multispectral imaging |