SU1154548A1 - Устройство дл измерени концентрации неравномерно распределенного вещества - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ НЕРАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННОГО ВЕЩЕСТВА, содержащее .оптически св занные сканирующий микроскоп и фотопреобразователь, один выход которого соединен с электрической цепью определени  интегральной оптической плотности испытуемого объекта, состо щей из последовательно соединенных логарифмического преобразовател  аналог-код,элемента И и сумматора оптической плотности, а другой выход фотопреобразовател  соединен с пороговьм устройством, вход щим в электрическую цепь определени  площади испытуемого объекта, включаювото задатчик уровн , соединенный с пороговьм устройством, и сумматор цпощади , при этом выход сумматора оптической плотности соединен с первым входом делительного устройства,о тличающеес  тем, что, с целью повьшени  точности измерений и определени  количества вещества, в устройство дополнительно введены второй фотопреобразователь, второе пороговое устройство, второй и третий элементы И, сумматор числа измерений оптической плотности и множительное устройство, при этом третий выход первого фотопреобраэовател  соединен с первым входом второго порогового устройства, а выход второго фотопреобразовател , оптически св занного со сканирующим микроскопом , соединен с вторым входом второго порогового устройства, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход ко (Л торого соединен с выходом первого Порогового устройства и первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с входом сумматора площади, выход сумматора площади соединен с первым входом множительного устройства, второй вход котороСП го соединен с выходом делительного 4: устройства, второй вход делительноСП го устройства соединен с выходом 4; . сумматора числа измерений оптичесf кой плотности, первый вход которого 00 соединен с выходом второго элемента И и вторьи входом первого элемента И, при этом вторые входы логарифмического преобразовател  аналог-код,третьего элемента И, сумматора числа измерений оптической плотности соединены с синхроииз .ирующим выходом сканирующего микроскопа.

Description

Изобретение относитс  к области фотометрических измерений, более конкретно к устройствам и приборам дл  оптических исследований вещест :имеющих гетерогенную структуру и содержащих контрастные включени  Оно может использовано при исследовании объектов в биологии, медицине.

Известно устройство дл  измерени  концентрации вещества путем определени  отношени  между суммарной оптической плотностью и площад исследуемого объекта, содержащее сканирующий микроскоп, фотоприемник , логарифмический преобразовател аналог-код, элементы равнозначности , задатчик пороговьгх значений, счетчик, сумматор гшснцади и сумматор плотности. Задатчиком пореговых значений устанавливаетс  посто нный код, при равенстве которому кода, поступающего с логарифмического аналого-цифрового преобразовател  и подсчитанного счетчиком , происходит добавление единицы в сумматор площдци и кода, пропорционального плотности, в су &1атор плотности 1.

Однако данное устройство не дает возможности обрабать1вать препарат, имеющий гетерогенную структуру с контрастными включени ми , так как в устройстве нет возможности автоматически измен ть уровень дискриьданацин с целью исключени  из измерений части объекта имеющего контрастные включени .

Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  устройство дл  измерени  концентрахр и нерав омерно распределенного вещества , содержащее оптически св занные сканирующий микроскоп и фртопреобраэователь, один выход которого соединен с электрической цепью определени  интегральной оптической плотности испытуемого объекта, состо щей из последовательно соединенных логарифмического преобразовател  аналог-код, элемента И и сумматора оптической плотности, а второй вькод фотопреобразовател  соединен с пороговьм устройством, вход   ш в электрическую цепь определени  площади испытуемого объекта,, включающую задатчи уровн , соединенньй с первым пороговым устройством, и сумматор площади при этом выход сумматора оптической плотности соединен с первым входом делительного устройства 2 J.

Известное устройство обеспечивае измерение концентрации дл  исследуемых объектов, имеюв х гетерогенную, т.е. неравномерно окрашенную структуру с контрастньвет включени ми, например при обработке автографов, когда необходимо определить концентрацию поглощающего вещества объекта в местах не зан тых зернами серебра, с большой погрешностью измерений.

Устройство за счет того, что уровень дискриминации не имеет автоматического управлени , проводит измерени  оптической плотности по площади исследуемого объекта в соответствии с уровнем дискриминации , установленным исследователем при этом измер етс  и плотность зерен серебра и cy миpyeтc  с плотностью исследуемого объекта, а так как плотность зерен существенно больше плотности исследуемого объекта, то даже небольшое количество зерен в объекте исследовани  приводит к значительной погрешности нзмерени  суммарной оптической плотности и, следовательно, концентрации вещества.

Поэтому провод т миого ратные измерени  исследуемого объекта на различных уровн х дискриминации,например установив зфовень дискриминации вид уровнем шумов исследуемог объекта, измер ют общую площадь и суммарную плотность исследуемого объекта, затем устанавливают уровен дискриминации иа уровне максимальной плотности исследуемого объекта, на котором расположены зерна, при 9ТСЯ4 измер етс  площадь зерна и суммарна  оптическа  плотность зерна. Подсчитав визуально количество зерен в объекте, вычислив площадь, занимаемую зернами и суммарную оптическую плотность от всех зерен,- можно из первоначально измеренной площади объекта вьгчесть площадь, занимаемую зернами, а из суммарной оптической плотности - суммарную плотность от зерен серебра, разделив оставщеес  значение суммарной оптической

плотности на вычисленное значение

3

площади, при этом получают концентрацию вещества в объекте.

Недостатками известного устройства  вл ютс  ограниченна  точность измерени  и невозможность измерени  количества вещества в объекте.

Цель изобретени  - повьшение точности измерений и.определени  количества вещества.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  концентрации неравномерно распредеденного вещества, содержащее оптически св занные сканирующий ми1фоскоп и фотолреобразователь,оди выход которого соединен с электриче кой цепью определени  интегральной оптической штотностн испытуемого объекта, состо щей из последовательно соединенных логарифмического преобразовател  ан.алог-код,элемента И и сумматора оптической плотности, а другой выход фотопреобразовател  соединен с пороговым устройством, вход щим в электрическую цепь определени  площади испытуемого объекта, включающую задатчик уровн , соединенный с первым пороговым устройством, и сумматор площади, при этом выход сумматора оптической плотности соединен с первым входом делительного устройства, дополнительно введены второй фотопреобразователь , второе по} оговое устройство, второй и третий элементы И, сумматор числа измерений оптической плотности и множительное устройство, при этом третий выход первого фотопреобразовател  соединен с первьв 1 входом второго порогового устройства, а выход второго фотопреобраэовател , оптически св занного со сканирзпощрш микроскопом , соединен с вторым входом второго порогового устройства,выход которого соединен с первым вхо дом второго элемента К, второй вход которого соединен с выходом первого порогового устройства и первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с входом сумматора площади, выход сумматора площади соединен с первым входом множительного устройства, второй вход которого соединен с выходом делительного устройства, второй вход делительного устройства соединен с выходом сумматора числа измерений оптичес545484

кой плотности, первый вход которого соединен с выходом второго элемента И и вторым входом первого элемента И, при этом вторые входы логарифмического преобразовател  аналог-код, третьего элемента И, сумматора числа измерений оптической плотности соединены с синхронизируюЕоим выходом сканирующеte го микроскопа.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства дл  измерени  концентрации неравномерно распределённого вещества, на

fS фиг.2-6 - сканогра1 ы измерительного и интегрального электрических сигналов.

Устройство содержит сканирующий микроскоп 1, построенньй по принципу

20 двухэондового сканировани  препарата концентрическими зойдами разного размера, логар|ф ический преобразователь 2 аналог-код, первый фотопреобразователь 3, задатчик 4 уровн ,

25 второй фотопреобразователь 5, первое пороговое устройство 7,второе пороговое устройство 6, первый элемент И 8, второй элемент И 9, третий элемент И tO, сумматор t1 чис5Q ла измерений оптической плотности, сумматор 12 площади исследуемого объекта, сумматор t3 оптической плотности исследуемого объекта,делительное устройство 14, множитель нов устройство 15.

При этом логарифмический преобразователь 2 аналог-код первый элемент И 8 и. cyNMarop 13 оптической

0 плотности исследуемого объекта представл ют собой электрическую цепь последовательно соединенных элементов , определ ющих интегральную оптическую плотность исследуемого

5 объекта. Второе пороговое устройство 6, второй элемент И 9, сумматор Т1 числа измерений оптической плотности представл ют собой электрическую цепь последовательно

0 соединенных элементов, определ ющих число измерений оптической плотности в местах, свободных от контрастных включений. Задатчик 4 уровн , первое пороговое устройство 7, третий элемент И tO н сумматор 12 площади исследуемого объекта представл ют собой электрическую цепь последовательно соединенньгх элементов. определ  ещих площадь исследуемого объекта. Устройство работает следующим образом. При сканировании объекта исследо вани  или его изображени  световые потоки от двух концентрических зондов разного размера, меньший из которых  вл етс  измерительным, а второй интегральным, пропорциональ . ные светопоглощенин) от локального участка объекта, поступают на фотопреобразователи 3 и 5 соответственно , где образуютс  в электрические сигналы, сканограммь которых прйдставлены на фиг.2. Электри ческий сигнал от фотопреобразовател  3,  вл ющийс  измерительным, и электрический сигнал от фотопре , образовател  5, интегральный,  вл ющийс  переменным уровнем дискриминации дл  вьщелени  контрастных включений, например зерен сере ра при обработке автографов, поступают на второе пороговое устройство 6, формирующее ш-тульсы, длительность которых пропорциональ на времени превышени  амплитуды измерительного сигнала относительно интегрального. Одновременно эле трический сигнал от фотопреобразовател  3 поступает на логарифмический преобразователь 2 аналог-ко и первое пороговое устройство 7, на которое от задатчика 4 уровн  подаетс  уровень дискриминаций, установленньй исследователем над уровнем шумов дл  вычислени  площади исследуемого объекта.Сигн лы с пороговых устройств 6 и 7 поступают на второй элемент И 9. Сигнал с выхода элемента И 9 разр шает прохождение кода от логарифм ческого преобразовател  2 аналогчерез элемент И 8 на сумматор 13 олтической плотности и синхронизи рующих импульсов от сканирующего микроскопа определ ющих моменты измерени  оптической плотности и соответствующих числу элементов р ложени  при сканировании, на сумм тор 11 числа измерений оптической плотности в моменты наличи  сигна ла от порогового устройства 7,и з прещает при наличии сигнала от по рогового устройства 6, что соответствует измерению оптической плотности и подсчету числа измере 8 ий ее по площади исследуемого бъекта в местах, не зан тых онтрастными включени ми. Коды с умматоров 11 и 13 поступают на елительное устройство 14, на вььоде которого образуетс  код, проорциональный концентрации исследуеого объекта. Вычисление концентрации прово- итс  по формуле д. где Аср концентраци  исследуемого вещества; суммарное значение оптической Ш1ОТНОСТН по площади исследуемого объекта за исключением мест, зан тых контрастнь ш BKJB04eHHHMH; 3 - число измерений оптической плотности. Одновременно синхронизирующие импульсы поступают на третий элемент И 10, с выхода которого, при наличии сигнала с порогового устройства 7, соответствующего видеоимпульсу от объекта исследовани , они поступают на сумматор 12 площади. Коды с делительного устройства 14 и сумматора 12 тющади исследуемого объекта поступают на множительное устройство 15,на выходе которого образуетс  код, пропорциональный количеству вещества в объекте. Количество вещества вычисл етс  по формуле О Л S г lep м ер Ov где Q - количество исследуемого вещества в объекте; Дрр - концентраци  исследуемого вещества s объекте; S(j5 - площадь исследуемого объекта . Предлагаемое устройство позвол ет проводить определение концентрации и количества вещества, содержащего контрастные включени , за одно сканирование препарата, в то врем  как в известных устройствах перечисленные характеристики требуют многократного сканировани  исследуемого объекта, дополнительного ручного счета контрастных включений, что, в свою очередь, дает погрешность измерений. Применение предлагаемого устройства позвол ет значительно повысить точность измерений и определить количество вещества в объекте.

(.l

HoHmpac/TJHbfe Звнд u3ffepv/77e/ AHbti Зонд vHmespG bHMU Фиг. 2 Момемтд/ измерени  Gfrmt/t ecffoif rfflori f ocmi/ Фиг.З Мссле дуемый одъент имеющий нерабнол ер о /засп еделен ое ёещес/пёо Элементы разложени  1 нте2ральме)Ш ff3Mepan7e/f{ H6fu сигнал . Уроёе/ fft/Cffpt/Mt/f fff t/u от 3ff a/77vvffa уровн  4

ФигЛ

Фиг. 5

(р(/г.6

на Sii/xoffe лерёого, f7(mp o§oee e/c/7ipoifcmo& 7

Cusffff Hff

6/77OpO8q /7OPO80SOSO (Cmj3Ol}C/776G &

Cuffxpo(/3f/pi//0

Щ(/8 t/fff7l/ bCb/

am c/ffff i/pi/foe eSO AfUffp(fC/fO/7a

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ НЕРАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННОГО ВЕЩЕСТВА, содержащее оптически связанные сканирующий микроскоп и фотопреобразователь, один выход которого соединен с электрической цепью определения интегральной оптической плотности испытуемого объекта, состоящей из последовательно соединенных логарифмического преобразователя аналог-код,элемента И и сумматора оптической плотности, а другой выход фотопреобразователя соединен с пороговым устройством, входящим в электрическую цепь определения площади испытуемого объекта, включающую задатчик уровня, соединенный с пороговым устройством, и сумматор площади, при этом выход сумматора оптической плотности соединен с первым входом делительного устройства,© тличающееся тем, что, с целью повышения точности измерении и определения количества вещества, в устройство дополнительно введены второй фотопреобразователь, второе пороговое устройство, второй и третий элементы И, сумматор числа измерений оптической плотности и множительное устройство, при этом третий выход первого фотопреобразователя соединен е первым входом второго порогового устройства, а выход второго фотопреобразователя, оптически связанного со сканирующим микроскопом, соединен с вторым входом второго порогового устройства, выход которого соединен с первым входом вт.орого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого порогового устройства и первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с входом сумматора площади, выход сумматора площади соединен с первым входом множительного устройства, второй вход которого соединен с выходом делительного устройства, второй вход делительного устройства соединен с выходом сумматора числа измерений оптичес1кой плотности, первый вход которого соединен с выходом второго элемента И и вторым входом первого элемента И, при этом вторые входы логарифмического преобразователя аналог-код,третьего элемента И, сумматора числа измерений оптической плотности соединены с синхронизирующим выходом сканирующего микроскопа.

   ,., SU ,.„1154548