Поляриметр для измерения концентрации сахара в моче

 

Использование: оптическое приборостроение . Сущность: поляризационные фильтры и кювета установлены в заднем отрезке проекционной системы, составной поляризационный фильтр установлен в плоскости изображения щели, выполнен в виде двух примыкающих по линии встык друг к другу частей, плоскости пропускания которых составляют соответственно углы+45° и-45° по отношению к плоскости пропускания простого поляризационного фильтра и закреплен на якоре электромеханического вибратора так, что линия раздела частей составного поляризационного фильтра параллельна длинной стороне изображения щели, параллельна плоскостям плоских упругих элементов вибратора, поддерживающих якорь и расположенных параллельно друг другу, а амплитуда перемещения якоря больше ширины изображения щели. 3 ил.

СО!03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 J 4/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4810384/25 (22) 06.04.90 (46) 23.03.93. Бюл. M 11 (71) Центральное конструкторское бюро

"Фотон" (72) А.И.Пеньковский (56) Гринштейн М.М., Кучикян Л,М. Фотоэлектрические концентратомеры для автоматического контроля и регулирования.— . М.: Машиностроение, 1966, с. 151-166.

Авторское свидетельство СССР

N- 4810384, кл. G Oi J 4/04, 1990. (54) ПОЛЯРИМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ САХАРА В МОЧЕ (57) Использование: оптическое приборостроение. Сущность: поляризационные фильтры и кювета установлены в заднем отрезке

Изобретение относится к оптико-механическим приборам, предназначенным для измерения угла поворота плоскости поляризации света оптически активными вещест,вами, например, сахаром. Поляриметр предназначен для измерения концентрации сахара в моче при диагностике и лечения сахарного диабета.

Целью изобретения является упрощение конструкции.

На фиг.1 показана структурная схема одного из возможных вариантов поляриметра для измерения концентрации сахара в моче; на фиг.2 — составной поляризационный фильтр вместе с якорем вибрационного модулятора и с электромагнитами для возбуждения колебаний якоря; на фиг.3 — кривая зависимости интенсивности света от угла поворота плоскости поляризации света, иллюстрирующая работу поляриметра.

„„ЯЦ„„1803746 А1 проекционной системы. составной поляризационный фильтр установлен в плоскости изображения щели, выполнен в виде двух примыкающих по линии встык друг к другу частей, плоскости пропускания которых составляют соответственно углы +45 и -45 по отношению к плоскости пропускания простого поляриэационного фильтра и закреплен на якоре электромеханического вибратора так, что линия раздела частей составного поляризационного фильтра параллельна длинной стороне изображения щели, параллельна плоскостям плоских упругих элементов вибратора, поддерживающих якорь и расположенных параллельно друг другу, а амплитуда перемещения якоря больше ширины иэображения щели, 3 ил, Поляриметр для измерения концентрации сахара в моче содержит оптически свя° аавй занные источник излучения 1 (фиг.1), о диафрагму в виде щели 2 шириной В и дли- (Э ной С, установленную вблизи источника иэ- . (д) лучения 1, коллиматорную линзу 3 и дополнительную линзу 4, которая совмест- ф но с линзой 3 составляет проекционную си- «р,, стему с передним отрезком f> и задним, отрезком f2. Между линзами 3, 4 в параллельных лучах установлен светофильтр 5 с максимумом пропускания, например, на длине волны A.==589 нм (линия D спектра).

В заднем отрезке проекционной системы 3, 4, т.е. за линзой 4, установлены последовательно простой поляризационный фильтр 6 с азимутом плоскости поляризации, например..О . т.е. совпадающим с горизонтом, кювета 7 длиной L с защитными изотропными стеклами 8, наполненная исследуемой

1803746 средой 9, и составной поляризационный фильтр 10: Задний отрезок f2 проекционной системы 3; 4 удОвлетворяет условию т2>1 .

Составной поляризационный фильтр 10 установлен в плоскости изображения щели 2

° и выполнен в виде двух примыкающих по линии встык друг к другу частей размерами

fZ f2

Х>С вЂ” и Y>B —. Плоскости пропускания чаf1 11 стей 11 и 12 поляризационного фильтра 10 составляют соответственно углы +45О и -45 по отношению к плоскости пропускания закрепленного неподвижно простого поляриэационного фильтра 6. Составной поляриэационный.фильтр 10 с взаимно перпендикулярйыми плоскостями пропускания составляющих частей 11, 12 закреплен на якоре 13 (фиг.2) электромеханического вибратора так, что линия раздела частей 11, 12 параллельна длинной стороне изображения

14 щели 2 и параллельна плоскостям плоских упругих элементов 15, 16 вибратора, поддерживающих якорь„13, и расположенных параллельно друг другу на расстоянии

h 2 X+Y. Ha якоре 13 закреплены одна или две пластинки 17 из магнитомягкого материала, На корпусе йоляриметра закреплены соответственно одна или две катушки 18 с магнитопроводами 19 с зазором. Катушки

18 через диод 20 подключены к сети переменного тока. Масса якоря 13, длина1упругих элементов 15, 16. их упругие свойства и величина тока через катушки 18 подобраны так, что амплитуда А перемещения якоря 13 удовлетворяет условию B

f1 ным поляризационным фильтром 10 (фиг.1) установлена собирающая линза 21 и фотопрйемник 22..Фотоприемник 22 через емкость 23 связан с усилителем 24, у которого коэффициент усиления регулируется при . настройке. Усилитель 24 связан с индикатором 25. Одновременно фотоприемник 22 соединен с устройством сравнения 26, на второй вход которого подключен эталонный сигнал постоянной амплитуды. Выход устройства сравнения 26 соединен с регулирующим элементом 27, который регулирует величину тока источника излучения 1 от источника тока 28.

Полярйметр для измерения концентрации сахара в моче работает следующим образом.

Часть лучей от источника излучения 1 проходит щель 2, коллиматорную линзу 3 и . в виде коллймированного пучка проходит светофильтр 5. Далее квазимонохроматический свет с максимумом эффективной спектральной плотности, совпадающей с длиной волны Л =589 нм, проходит линзу 4, поляриэационный фильтр 6, защитное стекло 8, исследуемую среду 9, составной поляриэационный фильтр 10, линзу 21 и воспринимается фотоприемником 22, При этом, проекционная система из линз 3, 4 переносит изображение щели 2 в виде светящейся полоски света 14 в плоскость составного поляризационного фильтра 10 с увеличени10 f2 ем M= —, а линза 21 собирает все лучи на

Г1 фоточувствительном слое фотоприемника

22. Оптическая схема отьюстирована так, что если диод 20 (фиг,2) обесточен и якорь

13 находится в покое, то средняя линия изображения щели 2 в виде полоски света 14 совпадает с линией соприкосновения частей 11, 12 составного поляризационного фильтра 10. С момента включения поляри20 метра в сеть переменный ток в виде импульсов одной полярности частоты сети в проходит через катушки 18 и в зазоре магнитопроводов 19 периодически также с частотой а возникает магнитное поле, которое

25 увлекает пластинки 17 и якорь 13 совершает колебательное движение с частотой возбуждения а строго в направлении перпендикулярном линии контакта частей 11, 12 составного поляризационного фильтра 10 с амплитудой А, которая удовлетворяет усло 2 вию B —

0 проходит исследуемую среду 9 без изме. ь нений. Следовательно, вследствие периодического прохождения этого света то через верхнюю часть 11, то через нижнюю часть

12 составного поляризационного фильтра интенсивность света I, воспринимаемая фотоприемником 22, остается постоянной и равной примерно половине интенсивности. ! о падающего на составной поляризационный фильтр 10 света, что на кривой Мал юса, отображающей зависимость интенсивности света l от угла вращения плоскости поляризации а (фиг.3) можно отобразить точками 1, 2, Если исследуемая среда 9 содержит сахар и обладает оптической активностью, то в зависимости от концентрации сахара С на выходе кюветы с исследуемой средой азимутлинейной поляризации а из1803746

15 му с передним отрезком fr и задним f2, све25 тофильтр, двэ поляриэационных фильтра, 30

45 шению к плоскости пропускания первого

50 менится на величину La=0,01CLj a jg, где (а)о=52,6 — удельное вращение плоскости поляризации сахара для рабочей длины волны 1=589 нм, В этом случае после периодического прохождения линейного поляризованного света с азимутом 0 +

Лао через части 11 и 12 составного поляризационного фильтра 10 интенсивности света будут различные (на фиг.3 отображено точками 3, 4), поскольку один из них уменьшается на Ь!=4 эмап Ла (точка 3, фиг.3), а г другой на такую же величину увеличивается (точка 4, фиг.3).

В результате в спектре сигнала фотоприемника 22 (фиг,1) кроме постоянной составляющей, пропорциональной интенсивности света! = 0,54(точка 5 на фиг,3), будет присутствовать переменная составляющая частоты со, которая пропорциональна интенсивности

Л1(кривая 6, фиг,3). Переменная составляю- 2 щая сигнала фотоприемника 22 отфильтровывается с помощью емкости 23 (фиг.1), усиливается усилителем 24 и ее амплитуда измеряется, например, индйкатором 25.

Шкала концентрации индикатора 25 соглас100Ла но зависимости C= изготавливается . (а)р1. с учетом длины кюветы 7. Например, при

L=100 мм C=2 Ла . Индикатор 25. может быть стрелочным или в виде цифрового вольтметра с выходом для подключения цифропечатающих устройств, Для устранения влияния поглощения т на результаты измерения угла поворота плоскости поляризации Ьа ииссссллееддууееммоой и ссррееддоой и ии, следовательно, концентрации С сахара, постоянная составляющая сигнала фотоприемника 22 подается на один вход сравнивающего устройства 26, э эталонный (опорный) потенци- ал подается на второй вход устройства 26.

Разница этих потенциалов подается на ре- гулирующий элемент 27, который регулирует величину тока источника излучения 1 от источника 28 и тем самым регулирует интенсивность излучения источника 1 так, что постоянная составляющая сигнала фотоприемника 22 в независимости от поглощения т среды 9 всегда равна установленной заранее в процессе калибровке величине, которую принимает эа единицу.

Такая автоматическая регулировка единичного значения постоянной составляющей обеспечивает пропорциональность

Л1=2h,à=С, достаточную точность и просто. ту измерений концентрации сахара в моче.

Описанный поляриметр проще существующих известных фотоэлектрических rroляриметров не только тем, что не содержит сложных углоиэмерительных устройств, не содержит компенсаторов, но и тем, что не содержит двухлучевой призмы и не содержит конденсора при сохранении высокой точности. Таким образом, достигается эффект упрощения конструкции, снижения трудоемкости, что делает его доступным для широких масс населения. Обслуживание поляриметра предельно простое, для работы с ним не требуется особых навыков, результаты измерения обьективные, что не утомляет оператора; Поляриметр найдет широкое применение как в клиниках, санаториях, так и в быту для самоконтроля больных диабетом, Формула изобретения

Поляриметр для измерения концентрации сахара в моче, содержащий оптически связанные источник излучения, диафрагму, коллиматорную линзу и дополнительную линзу, составляющие проекционную системежду которыми расположена кювета длиной L с исследуемой средой, модулятор. фокусирующую линзу, фотоприемник с усилителем, последовательно соединенные устройство сравнения, соединенный с источником излучения регулирующий элемент и источник питания, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, диафрагма выполнена в виде щели шириной

В и длиной С, поляризационные фильтры и кювета расположена в заднем по ходу излу-. чения отрезка проекционной системы, удовлетворяющем условию 12>, второй по ходу излучения .поляризационный фильтр установлен в плоскости изображения щели и выполнен в виде двух примыкающих по линии друг к другу частей размерами X>Cf2/f1 и Y>Bf2/f>, плоскости пропускания которых составляют углы +45 и -45 по отнополяризационного фильтра, и закреплен на модуляторе, выполненном в виде электромеханического вибратора с якорем тэк, что линия раздела частей второго поляризационного фильтра параллельна стороне изображения щели и плоскостяМ упругих элементов вибратора, установленных э контакте с якорем и расположенных одна параллельно другой на расстоянии h X+Y, причем якорь выполнен так, что амплитуда перемещения А удовлетворяет условию

Вт2/f>

1803746

1 Я

ge цо

4Ь8, 5

Составитель А. Пеньковский

Техред М.Моргентал Корректор1M. Керецман

Редактор О. Станина

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1049 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5